[發明專利]基于地震勘探環境噪聲空間秩相關系數的復擴散去噪方法

有效

• 申請號: 201910824964.0
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110515128B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 林紅波;李世寬;李月;葉文海;馬海濤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

基于地震勘探環境噪聲空間秩相關系數的復擴散去噪方法屬地震勘探環境噪聲的去噪技術領域，本發明包括：計算地震勘探數據的Kendall空間秩相關系數；利用相關噪聲與同相軸空間持續性的不同，獲得不同的Kendall空間秩相關系數；基于Kendall空間秩相關系數的斜坡保持復擴散噪聲壓制。本發明能有效解決斜坡保持復擴散方法去噪結果中殘留大量相關噪聲的問題，此外，利用空間Kendall秩相關系數構建的自適應擴散系數，可對背景噪聲和有效信號進行不同程度的擴散，進一步改善地震勘探數據的去噪質量；模擬數據和真實沙漠地震勘探數據的實驗結果均表明：本發明對沙漠地震勘探噪聲具有明顯的抑制作用，能有效去除相關噪聲。

技術領域

本發明屬于地震勘探環境噪聲的去噪技術領域，具體涉及基于地震勘探環境噪聲中空間秩相關系數的復擴散去噪方法。

背景技術

隨機噪聲特性是地震數據處理和分析的關鍵因素。由于沙漠環境復雜多變，沙漠隨機噪聲呈現出特定的性質，如非高斯分布，非平穩和非線性。伴隨著高頻噪聲的存在，出現了更多的低頻噪聲。此外，地表層低速區地震波的衰減是沙漠地區地震勘探數據分辨率低的重要因素。表面介質的不均勻性，沙漠地區表層沙丘的多樣性，起伏的地形，使得相鄰物理點之間的介質結構信息差異很大，這增加了信號衰減的復雜性。因此，沙漠地區的地震信號通常呈現低頻和非平穩，具有與隨機噪聲相似的時間相關性和頻率帶寬。由于這些原因，傳統的噪聲抑制方法不再適用，阻礙了地質信息的采集以及去噪算法的研究，這對接下來的地震資料的解釋帶來了許多難題。

目前，已經提出了許多地震噪聲抑制方法，例如f-x，小波閾值處理，時頻峰值濾波(TFPF)，經驗模態分解(EMD)，非局部均值(NLM)濾波等。這些方法可以對高頻率噪聲產生很好的抑制作用，例如白高斯噪聲。而近年來，抑制沙漠低頻噪聲的研究主要是基于卷積神經網絡(DnCNN)等方法，但這種方法在訓練過程中經常需要花費大量時間。并且，在信號采集過程中，由于有效信號和噪聲的頻率相對接近，噪聲與噪聲、噪聲和有效信號之間的相似性增加，各種變換域中的有效信號和隨機噪聲之間的差異被削弱。基于這些特性，噪聲抑制效果減弱。雖然斜坡保持復擴散可以對沙漠噪聲產生一定的抑制作用，但是這種方法在去噪的過程中，由于其利用的是梯度的不同改變不同位置處的擴散強度，而沙漠噪聲中的相關噪聲又具有與同向軸相似的性質，使得在去噪后會留下具有相關特性的噪聲。

上述分析表明，沙漠噪聲與同向軸具有某些相似的性質，會限制目前已有的利用相關性進行去噪的噪聲壓制技術，導致去噪后留下大量的相關噪聲。因此，需要找到一種能夠區分信號與相關噪聲的方法，在對同向軸進行保留的同時，對相關噪聲進行有效的抑制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能有效抑制噪聲的基于地震勘探環境噪聲空間秩相關系數的復擴散去噪方法。

本發明的基于地震勘探環境噪聲空間秩相關系數的復擴散去噪方法，包括下列步驟：

1.1計算地震勘探數據的Kendall空間秩相關系數：

利用檢波器對二維地震勘探數據進行采集，假設在采集到的二維地震勘探數據D中，有N條地震道，每道有M個樣本點，取一個分析窗X，以當前樣本點d_ij為原點，沿時間方向上取m個樣本點作為窗的長度，沿著地震道方向取n條地震道作為窗的寬度，則窗X內數據為m×n大小的一個窗。以當前樣本點水平方向上相鄰的樣本點d_i(j+1)為原點，以相同方式取與窗X相鄰，大小為m×n的另一個窗作為窗Y的數據。

將兩個窗X和Y中對應位置上的元素組成一組數據對(X_p,Y_p)，利用以上兩個窗內的數據計算Kendall空間秩相關系數，為了方便計算將矩陣中的元素代入到公式中：

式中：