海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法及系统
阅读：727发布：2024-01-03
专利汇可以提供海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种海上单道超高频 声波 数据多次波识别与压制方法及系统。其中，方法包括：步骤S1：针对海上单道超高频声 波数 据中的单道数据，计算单道数据的自相关函数；步骤S2：根据自相关函数判断是否存在多次波；步骤S3：若是，则根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果；步骤S4：压制对应预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。循环执行步骤S1至步骤S4，直至判断出不存在多次波。由此可见，利用本发明方案，可以自动识别出单道数据中各种不同震荡周期的多次波，并且得到变化的预测反褶积参数，进而可以利用预测反褶积运算压制识别出的不同震荡周期的多次波。，下面是海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法及系统专利的具体信息内容。
1.一种海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法，其特征在于，包括：
步骤S1：针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算所述单道数据的自相关函数；
步骤S2：根据所述自相关函数判断是否存在多次波；若是，则执行步骤S3；
步骤S3：根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对所述单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果；
步骤S4：压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。循环执行步骤S1至步骤S4，直至根据自相关函数判断出不存在多次波。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述则根据自相关函数确定预测反褶积参数进一步包括：根据自相关函数的主极值和次极值确定多次波的震荡周期；
利用多次波的震荡周期确定预测反褶积参数；其中，所述预测反褶积参数包括：预测间隔、计算时窗、应用时窗以及白噪系数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述自相关函数判断是否存在多次波进一步包括：判断自相关函数的次极值与主极值的比值是否小于预设阈值；
若否，则确定存在多次波；若是，则确定不存在多次波。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：判断各道数据的多次波是否压制完成；若否，则自动跳转到下一道单道数据；以及针对所述下一道单道数据，执行计算自相关函数及根据自相关函数判断是否存在多次波的步骤及其后续步骤，直至达到预设压制效果。
5.一种海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置，其特征在于，包括：
计算模块：针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算所述单道数据的自相关函数；
判断模块：适于根据所述自相关函数判断是否存在多次波；
预测模块：适于当判断出存在多次波时，则根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对所述单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果；
压制模块：压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预测模块进一步适于：根据自相关函数的主极值和次极值确定多次波的震荡周期；
利用多次波的震荡周期确定预测反褶积参数；其中，所述预测反褶积参数包括：预测间隔、计算时窗、应用时窗以及白噪系数。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述判断模块进一步适于：判断自相关函数的次极值与主极值的比值是否小于预设阈值；
若否，则确定存在多次波；若是，则确定不存在多次波。
8.一种海上单道超高频声波数据多次波识别与压制系统，其特征在于，包括：数据采集装置以及权利要求5-7任一项所述的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置；其中，数据采集装置适于采集海上单道超高频声波数据；所述海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置适于对数据采集装置采集的海上单道超高频声波数据进行多次波识别和压制。
9.一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法对应的操作。
10.一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法对应的操作。
海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法及系统
技术领域
背景技术
[0002] 海上浅地层剖面探测是一种基于水声学原理的连续走航式探测水下浅部地层结构和构造的地球物理方法。该方法是在船上拖挂一个发射系统和一个接收系统，用以发射和接收声波，再由浅地层剖面仪(Sub-bottom Profiler System)记录，得到海底之下地层的反射波，同时由定位系统确定观测点位。数据经过处理，得到海底之下的地质结构和构造图像。由于声波频率高达1000Hz以上，可以有效探测厚度1m左右的地层变化，具有很高的分辨能力。走航式观测，成本低、效率高，能够经济高效地实现探测。因此该技术方法广泛应用于港口建设、航道疏浚、海底管线布设，以及海上石油平台建设等方面的海底浅层地质结构构造的先期探测，并用于对海底地质灾害进行预测。在陆架区开展浅地层剖面调查，更是维护我国海洋权益的基础工作。
[0003] 与此同时，由于海水面与海底之间，以及海底之下地层内部，都存在强的多次反射波，多次波与地层真实的一次反射波发生干涉，甚至淹没了地层的一次反射波，使得地层的真实结构构造图像模糊，甚至被掩盖。因此，压制多次波成为浅地层剖面数据处理、还原海底之下地质结构的关键。在现有技术中，针对单道数据，鉴别多次波主要采用经验法。然而，经验法只能识别出简单的周期性多次波，但在单道数据内多次波具有多个振荡周期，在不同道数据之间震荡周期也会发生较大的变化，这就使得经验法的适用性以及压制效果大大降低，进而不能较好的进行多次波的压制。
发明内容
[0004] 鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法及系统。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法，包括：
[0006] 步骤S1：针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算所述单道数据的自相关函数；
[0007] 步骤S2：根据所述自相关函数判断是否存在多次波；若是，则执行步骤S3；
[0008] 步骤S3：根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对所述单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果；
[0009] 步骤S4：压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。循环执行步骤S1至步骤S4，直至根据自相关函数判断出不存在多次波。
[0010] 可选的，所述则根据自相关函数确定预测反褶积参数进一步包括：根据自相关函数的主极值和次极值确定多次波的震荡周期；
[0011] 利用多次波的震荡周期确定预测反褶积参数；其中，所述预测反褶积参数包括：预测间隔、计算时窗、应用时窗以及白噪系数。
[0012] 可选的，所述根据所述自相关函数判断是否存在多次波进一步包括：判断自相关函数的次极值与主极值的比值是否小于预设阈值；
[0013] 若否，则确定存在多次波；若是，则确定不存在多次波。
[0014] 可选的，所述方法还包括：判断各道数据的多次波是否压制完成；若否，则自动跳转到下一道单道数据；以及针对所述下一道单道数据，执行计算自相关函数及根据自相关函数判断是否存在多次波的步骤及其后续步骤，直至达到预设压制效果。
[0015] 根据本发明的另一方面，提供了一种海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置，包括：
[0016] 计算模块：针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算所述单道数据的自相关函数；
[0017] 判断模块：适于根据所述自相关函数判断是否存在多次波；
[0018] 预测模块：适于当判断出存在多次波时，则根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对所述单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果；
[0019] 压制模块：压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。
[0020] 可选的，所述预测模块进一步适于：根据自相关函数的主极值和次极值确定多次波的震荡周期；
[0021] 利用多次波的震荡周期确定预测反褶积参数；其中，所述预测反褶积参数包括：预测间隔、计算时窗、应用时窗以及白噪系数。
[0022] 可选的，所述判断模块进一步适于：判断自相关函数的次极值与主极值的比值是否小于预设阈值；
[0023] 若否，则确定存在多次波；若是，则确定不存在多次波。
[0024] 根据本发明的另一个方面，提供了一种海上单道超高频声波数据多次波识别与压制系统，包括：数据采集装置以及上述所述的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置；其中，数据采集装置适于采集海上单道超高频声波数据；所述海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置适于对数据采集装置采集的海上单道超高频声波数据进行多次波识别和压制。
[0026] 所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行上述海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法对应的操作。
[0027] 根据本发明的再一方面，提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上述海上单道超高频声波数据多次波识别与压制对应的操作。
[0028] 根据本发明的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法及系统，针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算所述单道数据的自相关函数；根据所述自相关函数判断是否存在多次波；若是，则根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对所述单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果，进而预测出一种多次波；然后减去对应预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据，即实现了对该种多次波的压制。然后针对压制后的单道数据，循环执行上述步骤，直至根据自相关函数判断出不存在多次波，则本方法结束，进而实现对单道数据中的多种不同震荡周期的多次波的压制。由此可见，利用本实施例提供的方案，可以根据不同的自相关函数，自动识别出单道数据中各种不同震荡周期的多次波，并且得到对应压制不同震荡周期的多次波的不同的预测反褶积参数，进而可以利用预测反褶积运算压制识别出的不同震荡周期的多次波，克服了现有技术中只能通过固定设置的预测反褶积参数进行简单的周期性多次波的识别和压制的问题。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。附图说明
[0029] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0030] 图1示出了根据本发明一个实施例的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法的流程图；
[0031] 图2示出了根据本发明另一个实施例的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法的流程图；
[0032] 图3示出了根据本发明一个实施例的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置的结构框图；
[0034] 图5示出了根据本发明实施例的一种计算设备的结构示意图；
[0035] 图6示出了本发明一个具体实施例的第一叠加(偏移)剖面的示意图；
[0036] 图7示出了对应图6的第一自相关剖面的示意图；
[0037] 图8示出了图6进行一次多次波压制后的第二叠加(偏移)剖面的示意图；
[0038] 图9示出了对应图8的第二自相关剖面的示意图；
[0039] 图10示出了图6进行两次多次波压制后的第三叠加(偏移)剖面的示意图；
[0040] 图11示出了对应图10的第三自相关剖面的示意图。
具体实施方式
[0041] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0042] 在实施本发明实施例之前，为便于对本实施例内容的理解，首先对海上单道观测超高频声波数据特征，海上单道观测超高频声波数据中多次波的特征，海上单道观测超高频声波数据处理的一般技术，以及海上单道观测超高频声波数据多次波压制的难点进行分析。
[0043] 第一，海上单道观测超高频声波数据特征。具体地，海上单道观测超高频声波数据具有一般性和特殊性。
[0044] 其中，一般性是指：在海洋环境中，声波传播会受到涌浪等多种因素的干扰。例如，海浪起伏造成观测点高程变化，进而使得多次波对地下真实成像造成干扰；声波传播路径的差异造成的振幅衰减和子波变化等。
[0045] 与此同时，由于超高的声波频率和单道观测，海上单道观测超高频声波数据更具有特殊性。特殊性具体包括以下两个方面：
[0046] 其一是超高频声波探测：声波的涌浪时差不容忽视，1.5米的浪高，造成2毫秒的时差，相当于1000赫兹声波的2个波动周期；而在主频率为25至40赫兹的地震探测中，2毫秒时差变化可以忽略不计。多次波的振荡周期远大于声波波动周期：如海水深度为30米时，海水层中多次反射的震荡周期为40毫秒，在常规地震探测中，这被视为“短周期”多次波。而在声波探测中，40毫秒是1000赫兹声波波动周期的40000倍，应该为“超长周期”了。
[0047] 其二是单道观测：单道观测数据缺少同一震源条件下波场的空间变化特征，而这种空间变化特征是噪音压制和多次波压制有利的基本条件，缺少这一条件，限制了当下流行的多种多次波压制技术在单道观测数据中的应用。
[0048] 第二，海上单道观测超高频声波数据中多次波的特征。需要明确的是，海上单道观测超高频声波数据的多次波压制，采用何种技术方法，取决于单道观测数据中多次波的特征。具体地，海上单道观测数据中多次波具有如下特征：
[0049] 特征一，该特征与超高频声波探测相对应。对于频率高于1000赫兹的声波，其波动周期小于1毫秒，海上地质条件的不大变化，都会远超过波动周期，成为相对大得多的波场变化，使数据处理难度增大。
[0050] 特征二，该特征与单道观测相对应。由于单道观测数据，缺少同一震源条件下波场的空间变化特征，而这种空间变化特征是压制多次波和多类干扰波处理有利的基本条件，缺少这一条件，限制了当下流行的多种多次波压制技术的应用。
[0051] 特征三，单道声波数据内多次波具有周期性特征，但在同一道数据内多次波具有多个振荡周期，在不同道之间震荡周期也会发生较大的变化，这就使多次波压制复杂化。
[0052] 第三，海上单道观测超高频声波数据处理的一般技术。所谓一般处理技术是指管理、预处理、辅助处理、图形图像显示处理等。
[0053] 第四，海上单道观测超高频声波数据多次波压制的难点。
[0054] 难点一，数据观测方式的差异，使所采集的数据不具备常规多次波压制的应用条件。
[0055] 常规多次波压制技术是建立在同一点激发、多道检波器接收的数据基础上。多道数据集合中，由于一次反射波与多次反射波的传播路径的差异而导致传播速度的差异，经过不同的变换，如动校正(正常传播时差校正)、τ-P变换、Radon变换等，而使一次波保持线性的空间形态，而多次波则为二次曲线空间形态。对这样的数据进行叠加，使多道数据中彼此存在时间差异的多次波相互抵消而减弱，或者用消除二次曲线形态的多次波能量的方法，保留线性形态的一次波能量，达到压制多次波的目的。
[0056] 单一激发和接收系统观测到的单道数据与多道数据的多次波和一次波存在的空间形态的差异，不具备上述常规压制多次波处理技术的应用条件。即是说，上述常规多次波压制技术不能用于单道数据多次波的压制。
[0058] 在常规地震数据处理系统中，预测反褶积是用来压制单道数据中的多次波的，可以压制海面到海底之间的多次反射波(鸣震干扰)，还可以压制其它类型的短周期多次波。
[0059] 在常规预测反褶积处理中，主要用于双程反射时间一般为20至40毫秒的短震荡周期的多次波压制。这样的短周期，相当于1000赫兹声波的波动周期(1毫秒)的2万至4万倍的超长周期的多次波。
[0060] 当前所用的预测反褶积适用于震荡周期稳定的多次波压制。在同一数据集合内，要求被压制的多次波的周期应无变化，或变化很小可以忽略。相应地，预测反褶积处理参数，如预测间隔、算子计算时窗和应用时窗等参数是不能空变(横向变化)的。而海上声波数据中，很难满足这一条件，如海底深度变化1.5米，海水层中多次反射振荡周期变化仅为2毫秒，对于频率为25至40赫兹、波动周期为20至40毫秒的常规地震数据，这种变化可以忽略不计；但是对于1000赫兹的声波，2毫秒相当于声波波动周期的2倍，是一个直接影响处理效果的时间变化。
[0061] 以及，常规预测反褶积处理参数设置单一性，导致在同一道数据中每一次预测反褶积只能针对一种震荡周期的多次波的进行压制。而在单道数据中，同一道数据中存在多种震荡周期的多次波，需要多次求取并设置处理参数，并且不同道数据中，存在不同振荡周期多次波，因此若采用常规的预测反褶积处理，则需要更多的人工参与，影响处理效率和精度。
[0062] 基于上述对单道数据的特征和现有商业软件适用性的分析，并结合多次波的特征，探索研发新的技术思路和技术方法，实现识别和压制超高频声波数据中的多次波。其中，单道数据中多次波的基本特征是周期性，这是识别和压制多次波的基础。
[0063] 综上考虑，本发明提出了一种针对海上单道超高频声波数据中的单道数据进行多次波识别和压制方案，可以自动对单道数据中不同震荡周期的多次波进行识别和压制。
[0064] 图1示出了根据本发明一个实施例的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0065] 步骤S101：针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算单道数据的自相关函数。
[0066] 在本步骤中，首先获取海上单道超高频声波数据，针对该数据进行多次波识别及压制处理，使经过处理后的结果数据对应叠加(偏移)剖面能够清晰的反映出地层的真实结构构造。
[0067] 其中，单道数据是指对应一对“激发点-接收点”的数据；自相关函数是找出重复模式的重要数学工具，在本发明中，则是利用自相关函数来识别具有周期性的多次波。
[0068] 另外，海上单道超高频声波数据可以直接从浅地层剖面仪的记录数据中获取；或者，从对浅地层剖面仪的记录数据进行预处理后的装置中获取；或者，直接由用户输入。本发明对此不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际条件灵活选取适当的方式以获取海上单道超高频声波数据。
[0069] 步骤S102：根据自相关函数判断是否存在多次波；若是，则执行步骤S103；若否，则本方法结束。
[0070] 由于多次波的周期性，即多次波在自相关上表现为子波的续至相位，因此，在本发明中，通过自相关函数来识别和选取压制多次波的方法和参数。若根据自相关函数判断出对应单道数据中存在多次波，则执行步骤S103以进行多次波的压制；若根据自相关函数判断出对应单道数据中不存在多次波，则本方法结束。
[0071] 步骤S103：根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果。
[0072] 通过对该单道数据的自相关函数的分析，确定预测反褶积参数，例如，确定预测间隔；然后利用预测反褶积参数计算预测值，即进行预测反褶积运算，得到的预测反褶积结果即为对应该自相关函数的多次波。
[0073] 步骤S104：压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。
[0074] 在得到预测反褶积结果后，从单道数据中去除预测反褶积结果对应的多次波，以实现多次波的压制，然后得到压制后的单道数据以及叠加(偏移)剖面。至此，则完成对单道数据中的一种振荡周期的多次波的压制。
[0075] 在上述完成对一种震荡周期的多次波的压制之后，循环执行步骤S101至步骤S104，直至根据自相关函数判断出不存在多次波，则本方法结束。具体地，在得到压制后的单道数据之后，计算对应该压制后的单道数据的更新后的自相关函数，换言之，该更新后的自相关函数为对一种震荡周期的多次波进行压制后的单道数据对应的自相关函数。然后利用更新后的自相关函数判断是否存在多次波，若不存在多次波，即认为经过上述压制处理过后的单道数据中的多次波干扰可以忽略不计了，或者，单道数据中的多次波已经彻底被压制了，则本方法结束；若存在多次波，则表明经过上述压制处理过后的单道数据对应的叠加(偏移)剖面不能够清晰的反映出地层的真实结构构造，需要进一步进行多次波压制；根据更新后的自相关函数确定另一种震荡周期的多次波，并确定对应压制该另一种震荡周期的预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对前述压制后的单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果；再次压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到再次压制后的单道数据。循环执行上述步骤，可以针对单道数据中的不同震荡周期的多次波确定不同的预测反褶积参数，进而可以实现自动对单道数据中的多种震荡周期的多次波的压制。
[0076] 根据本实施例提供的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法，针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算单道数据的自相关函数；根据自相关函数判断是否存在多次波；若是，则根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果，进而预测出一种多次波；然后减去对应预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据，即实现了对该种多次波的压制。然后针对压制后的单道数据，循环执行上述步骤，直至根据自相关函数判断出不存在多次波，则本方法结束，进而实现对单道数据中的多种不同震荡周期的多次波的压制。由此可见，利用本实施例提供的方案，可以根据不同的自相关函数，自动识别出单道数据中各种不同震荡周期的多次波，并且得到对应压制不同震荡周期的多次波的不同的预测反褶积参数，进而可以利用预测反褶积运算压制识别出的不同震荡周期的多次波，克服了现有技术中只能通过固定设置的预测反褶积参数进行简单的周期性多次波的识别和压制的问题；以及，解决了单道观测超高频声波数据多次波压制的难题，不仅可以大幅度提升海洋地质勘查数据处理的技术水平；而且，可以为获得真实的海底地质结构，优化海底浅层探测方案和探测效果提供可靠技术手段。
[0077] 图2示出了根据本发明另一个实施例的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：
[0078] 步骤S201：针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算单道数据的自相关函数。
[0079] 步骤S202：根据自相关函数判断是否存在多次波；若是，则执行步骤S203；若否，则执行步骤S205。
[0080] 具体地，可以通过判断自相关函数的次极值与主极值的比值是否小于预设阈值来确定是否存在多次波；若自相关函数的次极值与主极值的比值大于或等于预设阈值，则确定存在多次波；若自相关函数的次极值与主极值的比值小于预设阈值，则确定不存在多次波。其中，主极值可理解为第一极值，次极值可理解为第二极值，下文中也一样。
[0081] 在本发明的另一个具体的实施例中，也可以通过判断自相关函数的次极值是否小于预设次极值阈值来确定是否存在多次波；若自相关函数的次极值大于或等于预设次极值阈值，则确定存在多次波；若自相关函数的次极值小于预设次极值阈值，则确定不存在多次波。
[0082] 步骤S203：根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果。
[0083] 具体地，根据自相关函数的主极值和次极值确定多次波的震荡周期；利用多次波的震荡周期确定预测反褶积参数；其中，预测反褶积参数包括：预测间隔、计算时窗、应用时窗以及白噪系数。可选的，将自相关函数的第二极值与第一极值之间的时差确定为多次波的震荡周期，并将此时差确定为预测间隔。通常情况下，预测间隔越小，预测反褶积的功能越强，预测间隔越大，预测反褶积的功能越弱。
[0084] 步骤S204：压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。
[0085] 在得到预测反褶积结果后，从单道数据中去除预测反褶积结果对应的多次波，以实现多次波的压制，然后得到压制后的单道数据以及叠加(偏移)剖面。至此，则完成对单道数据中的一种振荡周期的多次波的压制。
[0086] 在上述完成对一种震荡周期的多次波的压制之后，循环执行步骤S201至步骤S204，直至根据自相关函数判断出不存在多次波，则本方法结束。循环执行上述步骤，可以针对单道数据中的不同震荡周期的多次波确定不同的预测反褶积参数，进而可以实现自动对单道数据中的多种震荡周期的多次波的压制。在此循环过程中，需要强调的是，在计算对应压制后的单道数据的更新后的自相关函数之后，需要根据该更新后的自相关函数的次极值，或者，根据该更新后的自相关函数的次极值与主极值的比值来判断是否存在多次波。
[0087] 具体地，若判断出存在多次波，则根据更新后的自相关函数的主极值和次极值确定另一种多次波的震荡周期，然后进行下一次预测反褶积参数的确定，以及进行预测反褶积运算，以压制第二种震荡周期的多次波。
[0088] 步骤S205：判断各道数据的多次波是否压制完成。若是，则本方法结束；若否，则自动跳转到下一道，对下一道单道数据执行上述步骤S201至步骤S204。
[0089] 在本实施例中，在对一道单道数据中的多次波压制完成之后，即：根据自相关函数判断出不存在多次波之后，进一步判断各道数据的多次波是否压制完成，以根据判断结果实现对不同道集数据中的多次波的彻底压制。
[0090] 当判断出各道数据的多次波均已压制完成，则本方法结束；当判断出至少一道数据的多次波未压制完成，则自动跳转到下一道单道数据；以及针对下一道单道数据，执行计算自相关函数及根据自相关函数判断是否存在多次波的步骤及其后续步骤，直至判断出不存在多次波。具体地，自动跳转到下一道单道数据后，对该下一道单道数据进行多次波识别与压制，进而可以依次完成对海上单道超高频声波数据中各道单道数据的多次波识别与压制。其中，对下一道单道数据进行识别和压制可以同样采用上述步骤S201至步骤S204的方法，执行计算自相关函数及根据自相关函数判断是否存在多次波的步骤及其后续步骤，直至判断出不存在多次波。
[0091] 为便于对本实施例所能达到的效果的理解，下面以一组利用本实施例中的方法进行多次波压制的过程图进行具体说明，其中，计算时窗选取在1000毫秒至3000毫秒：图6示出了本发明一个具体实施例的第一叠加(偏移)剖面的示意图。图7示出了对应图6的第一自相关剖面的示意图。图6和图7均未做多次波压制。如图7所示，在第一次得到的第一自相关剖面上确定出时间间隔为33毫秒的次级值，以33毫秒作为预测间隔，做预测反褶积运算，得到对应图8的第二叠加(偏移)剖面。图8示出了图6进行一次多次波压制后的第二叠加(偏移)剖面的示意图。图9示出了对应图8的第二自相关剖面的示意图。如图9所示，在第一次压制多次波之后，在第二自相关剖面上确定出时间间隔为26毫秒的次级值，以26毫秒作为预测间隔，做第二次预测反褶积运算，得到对应图10的第三叠加(偏移)剖面。图10示出了图6进行两次多次波压制后的第三叠加(偏移)剖面的示意图。图11示出了对应图10的第三自相关剖面的示意图。
[0092] 根据本实施例提供的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法，针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算单道数据的自相关函数；根据自相关函数判断是否存在多次波；若是，则根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果，进而预测出一种多次波；然后减去对应预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据，即实现了对该种多次波的压制；然后针对压制后的单道数据，重新确定预测反褶积参数，以进行新一轮的预测反褶积运算，进而预测出不同震荡周期的多次波，直至根据自相关函数判断出不存在多次波；当判断出不存在多次波后，则自动跳转到下一道单道数据，并针对该下一道单道数据进行多次波识别与压制，进而可以依次完成对海上单道超高频声波数据中各道单道数据的多次波识别与压制。由此可见，利用本实施例提供的方案，可以根据不同的自相关函数，自动识别出单道数据中各种不同震荡周期的多次波，并且得到对应压制不同震荡周期的多次波的不同的预测反褶积参数，进而可以利用预测反褶积运算压制识别出的同一道单道数据中的不同震荡周期的多次波，并且，可以利用预测反褶积运算压制识别出的不同道集数据中的不同震荡周期的多次波，进而克服了现有技术中只能通过固定设置的预测反褶积参数进行简单的周期性多次波的识别和压制的问题。
[0093] 图3示出了根据本发明一个实施例的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置的结构框图。如图3所示，该装置包括：
[0094] 计算模块301：适于针对所述海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算所述单道数据的自相关函数；
[0095] 判断模块302：适于根据所述自相关函数判断是否存在多次波；
[0096] 预测模块303：适于当判断出存在多次波时，则根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对所述单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果；
[0097] 压制模块304：适于压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。
[0098] 可选的，预测模块303进一步适于：根据自相关函数的主极值和次极值确定多次波的震荡周期；
[0099] 利用多次波的震荡周期确定预测反褶积参数；其中，所述预测反褶积参数包括：预测间隔、计算时窗、应用时窗以及白噪系数。
[0100] 可选的，判断模块304进一步适于：判断自相关函数的次极值与主极值的比值是否小于预设阈值；
[0101] 若否，则确定存在多次波；若是，则确定不存在多次波。
[0102] 关于上述各个模块的具体结构和工作原理可参照方法实施例中相应步骤的描述，此处不再赘述。
[0103] 本申请实施例提供了一种海上单道超高频声波数据多次波识别与压制系统，包括：数据采集装置以及上述装置实施例中的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置；其中，数据采集装置适于采集海上单道超高频声波数据；所述海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置适于对数据采集装置采集的海上单道超高频声波数据进行多次波识别和压制。
[0104] 海上单道超高频声波数据多次波识别与压制系统的核心是多次波识别和压制的主程序，同时包括与之相关的预处理和后处理等辅助技术及程序。为了方便快捷运行这些程序，配套一个合适的软件平台及友好的人机交互界面，这样形成一个能够完成多次波压制全过程的独立的软件系统。
[0105] 图4示出了本发明一个具体实施例的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制系统的框架图。其中，该系统以个人电脑为硬件平台。如图4所示，软件平台建立在计算机Linux为操作系统的基础之上，能够实现数据输入、输出、格式转换，数据初始化，多种数据管理，及工区的建立、管理、更新；实现试验处理和批量处理，数据分段处理和拼接。同时，建立窗口系统，和图形用户界面(用户主界面和交互处理用户界面)，便于用户使用。
[0106] 在这个统一的平台之上，用户只需通过图形界面，即可独立完成从数据输入，数据预处理(压制噪音、振幅补偿、子波处理等)，多次波压制，多次波压制数据的后处理，以及最终成果的显示，按照要求的格式实现数据输出的全过程。这样组成复杂海底地形条件下浅地层剖面数据多次波压制处理软件系统(Shallow Sea Subsurface Multiple Waves Processing，简称SSSMWP)。
[0107] 图4提供的海上单道超高频声波数据多次波识别和压制系统，适用于频带为1000赫兹至8000赫兹，海底面以下200米深度范围内，能够独自完成从数据输入到最终海底断面成像结果图形和数据输出的，集成一体的声波数据处理系统。利用本发明提供的多次波识别和压制系统，可以解决现有的浅地层剖面探测不能有效识别和压制海上超高频率零偏移距单道地震记录多次波的不足,有效识别和压制海上超高频率零偏移距单道地震记录多次波，而且能通过循环迭代的计算有效压制多次波。以及，当前的浅地层剖面仪仅能完成数据采集，而数据处理工作需在岸上基地完成，二者彼此脱节，在数据处理之后一旦发现问题，弥补、改善有很大难度，而本实施例提供的多次波识别和压制系统，可以在同一个系统中将数据采集以及数据处理的工作一次性完成，进而可以在数据处理发现问题后，及时进行弥补、改善。
[0108] 本申请实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有至少一可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法。
[0109] 图5示出了根据本发明实施例的一种计算设备的结构示意图，本发明具体实施例并不对计算设备的具体实现做限定。
[0110] 如图5所示，该计算设备可以包括：处理器(processor)502、通信接口(Communications Interface)504、存储器(memory)506、以及通信总线508。
[0111] 其中：
[0112] 处理器502、通信接口504、以及存储器505通过通信总线508完成相互间的通信。
[0113] 通信接口504，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。
[0114] 处理器502，用于执行程序510，具体可以执行上述海上单道超高频声波数据多次波识别与压制方法实施例中的相关步骤。
[0115] 具体地，程序510可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
[0116] 处理器502可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
[0117] 存储器506，用于存放程序510。存储器506可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0118] 程序510具体可以用于使得处理器502执行以下操作：
[0119] 步骤S1：针对海上单道超高频声波数据中的单道数据，计算所述单道数据的自相关函数；
[0120] 步骤S2：根据所述自相关函数判断是否存在多次波；若是，则执行步骤S3；
[0121] 步骤S3：根据自相关函数确定预测反褶积参数，利用预测反褶积参数对所述单道数据进行预测反褶积运算，得到预测反褶积结果；
[0122] 步骤S4：压制对应所述预测反褶积结果的多次波，得到压制后的单道数据。循环执行步骤S1至步骤S4，直至根据自相关函数判断出不存在多次波。
[0123] 在一种可选的实施方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：根据自相关函数的主极值和次极值确定多次波的震荡周期；
[0124] 利用多次波的震荡周期确定预测反褶积参数；其中，所述预测反褶积参数包括：预测间隔、计算时窗、应用时窗以及白噪系数。
[0125] 在一种可选的实施方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：判断自相关函数的次极值与主极值的比值是否小于预设阈值；
[0126] 若否，则确定存在多次波；若是，则确定不存在多次波。
[0127] 在一种可选的实施方式中，程序510具体可以进一步用于使得处理器502执行以下操作：判断各道数据的多次波是否压制完成；若否，则自动跳转到下一道单道数据；以及针对所述下一道单道数据，执行计算自相关函数及根据自相关函数判断是否存在多次波的步骤及其后续步骤，直至达到预设压制效果。
[0128] 在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
[0129] 在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0130] 类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
[0131] 本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
[0132] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
[0133] 本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的海上单道超高频声波数据多次波识别与压制装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
[0134] 应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
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