[發(fā)明專利]基于數(shù)據(jù)增廣的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震層間多次波壓制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110902192.5
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113687414B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡天躍;劉小舟;劉韜;安圣培;肖彥君
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/36;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

1.一種基于數(shù)據(jù)增廣的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震層間多次波壓制方法，對三維陸地地震勘探資料采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行自適應(yīng)層間多次波壓制，即通過對疊后三維地震數(shù)據(jù)中的不同測線數(shù)據(jù)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型方法，實現(xiàn)三維陸地地震勘探資料的高效自適應(yīng)層間多次波壓制；包含以下步驟：

A.準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)：

對原始地震數(shù)據(jù)進行處理，得到疊后三維地震數(shù)據(jù)；

B.生成有標(biāo)簽數(shù)據(jù)集，包括：

B1.選擇疊后三維地震數(shù)據(jù)中的部分測線作為訓(xùn)練集樣本；

B2.對數(shù)據(jù)集中的原始數(shù)據(jù)d進行層間多次波壓制，將去噪結(jié)果作為估計一次波p₀，將壓制的層間多次波作為估計層間多次波m₀；

B3.將原始數(shù)據(jù)d作為數(shù)據(jù)集樣本，將得到的估計一次波p₀作為標(biāo)簽，生成有標(biāo)簽數(shù)據(jù)集；

C.建立波場增廣方法，改變層間多次波波場的數(shù)據(jù)增廣，包括：

C1.對估計層間多次波m₀進行振幅、相位、到時的改變，得到改變波場后的層間多次波m₁；

C2.將改變波場后的層間多次波m₁與估計一次波p₀相加，得到波場增廣后的含噪數(shù)據(jù)d'；

C3.將d'加入訓(xùn)練集作為樣本，使增廣訓(xùn)練集中包含更多的層間多次波特征，從而使得層間多次波壓制網(wǎng)絡(luò)在有限樣本的情況下學(xué)習(xí)到足夠的層間多次波特征，將估計一次波p₀作為標(biāo)簽，完成改變層間多次波波場的數(shù)據(jù)增廣，得到波場增廣數(shù)據(jù)集；

D.進行高斯噪聲注入的數(shù)據(jù)增廣：

D1.對原始訓(xùn)練集中的數(shù)據(jù)添加不同等級的高斯噪音，生成不同信噪比的地震數(shù)據(jù)；

D2.將不同信噪比的地震數(shù)據(jù)加入訓(xùn)練集作為樣本，使增廣訓(xùn)練集包含層間多次波及高斯噪音兩種干擾的特征，以使得層間多次波壓制網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)到兩種干擾的特征；將估計一次波p₀作為標(biāo)簽數(shù)據(jù)，完成高斯噪聲注入的數(shù)據(jù)增廣，得到高斯噪聲注入的增廣數(shù)據(jù)集，可避免處理低信噪比數(shù)據(jù)時的多次波泄露，實現(xiàn)具有抗噪性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層間多次波壓制；

E.深層編解碼網(wǎng)絡(luò)搭建、訓(xùn)練及預(yù)測：

E1.基于U-Net設(shè)計和搭建用于層間多次波壓制的深層編解碼網(wǎng)絡(luò)模型，采用DnCNN中的批歸一化操作，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)模型的具體參數(shù)；

用于層間多次波壓制的深層編解碼網(wǎng)絡(luò)模型包含編碼網(wǎng)絡(luò)和與之對稱的解碼網(wǎng)絡(luò)，分別由五層卷積層和五層反卷積層提取地震數(shù)據(jù)中抽象背景信息和具體細節(jié)信息，使得網(wǎng)絡(luò)模型方法準(zhǔn)確壓制層間多次波并恢復(fù)有效波；對每個卷積層或反卷積層后加入批歸一化操作，加快網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，并使用Relu函數(shù)激活；通過跳躍接連操作連接編碼網(wǎng)絡(luò)和解碼網(wǎng)絡(luò)中同層特征圖，從而使得創(chuàng)建得網(wǎng)絡(luò)模型能夠提取地震數(shù)據(jù)中的復(fù)雜特征；

E2.

將得到的增廣數(shù)據(jù)集輸入搭建的層間多次波壓制深層編解碼網(wǎng)絡(luò)模型中進行訓(xùn)練，訓(xùn)練過程中的超參數(shù)通過數(shù)據(jù)驗證集得收斂情況確定，得到訓(xùn)練好的層間多次波壓制深層編解碼網(wǎng)絡(luò)模型；

E3.將含層間多次波的其他測線數(shù)據(jù)或待測數(shù)據(jù)集輸入訓(xùn)練好的層間多次波壓制深層編解碼網(wǎng)絡(luò)模型，即可得到基于數(shù)據(jù)增廣的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地震層間多次波壓制結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述基于數(shù)據(jù)增廣的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震層間多次波壓制方法，其特征是，步驟B1中，選擇疊后三維地震數(shù)據(jù)中的部分測線作為訓(xùn)練集樣本，其余測線可作為驗證集和測試集。

3.如權(quán)利要求2所述基于數(shù)據(jù)增廣的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震層間多次波壓制方法，其特征是，訓(xùn)練集的選擇與地區(qū)構(gòu)造變化程度有關(guān)，地區(qū)構(gòu)造變化劇烈地區(qū)訓(xùn)練集更為密集。

4.如權(quán)利要求1所述基于數(shù)據(jù)增廣的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震層間多次波壓制方法，其特征是，步驟B2利用虛同相軸方法對數(shù)據(jù)集中的原始數(shù)據(jù)d進行層間多次波壓制。