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置信叠前扩散滤波方法

阅读:1026发布:2020-06-07

专利汇可以提供置信叠前扩散滤波方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且置信叠前扩散滤波方法,包括循环进行的如下S1-S3步骤:S1.对读入数据利用①式进行高斯滤波,高斯滤波完成后求取叠前数据;在X方向和Y方向上的一阶导数。S2.构建结构张量,利用JACOBI方法求解出特征值及对应的 特征向量 ;S3.利用S1中计算出的一阶导数及S2中计算出的扩散系数a、b、c反推得到uO=uO(x,y,t+1),以uO作为步骤S1中新的读入数据,重复步骤S1-S3,直至达到预先设定的循环终止条件;输出最后一次循环得到的数据uO,作为滤波后的 地震 剖面叠前道集。该置信叠前扩散滤波方法不仅去噪效果较好,而且有一定保幅性,在同相轴的保持方面优于前人的扩散滤波效果。,下面是置信叠前扩散滤波方法专利的具体信息内容。

1.置信叠前扩散滤波方法,其特征在于,包括循环进行的如下S1-S3步骤:
S1.对读入数据利用①式进行高斯滤波,高斯滤波完成后求取叠前数据
在X方向和Y方向上的一阶导数 和 ;
,------①
其中高斯滤波函数 ;u为地震振幅, 为地震振幅的梯度,
为尺度函数,t表示进程中的编号;
S2.利用②式构建结构张量,
----②;
当定义结构张量D的特征向量 、 ,对应特征值 时,
扩散系数
对实对称矩阵D,利用JACOBI方法并结合③式求解出D的特征值u=(u1,u2)及对应的特征向量v1、v2;
-----③
3
其中k为相干系数k=(u1-u2), 为最大向量方向的波动扩散率,线状置信度
根据求出的特征向量 和系数 来计算出扩散系数a、b、c,求解①式;
S3.将S1中计算出的一阶导数 和 及S2中计算出的扩散系数a、b、c;带入④式, 解出等号左边的一阶导数;
------------④
反推原函数,得到uO=u(O x,y,t+1),以uO作为步骤S1中新的读入数据,重复步骤S1-S3 ,直至达到预先设定的循环终止条件;输出最后一次循环得到的数据uO,作为滤波后的地震剖面叠前道集。
2.如权利要求1所述的置信叠前扩散滤波方法,其特征在于,所述步骤S2中利用对称Schur分解方法求解该结构张量D的特征向量和对应的特征值。
3.如权利要求1所述的置信叠前扩散滤波方法,其特征在于,所述循环中止条件为循环次数达到设定次数值或最后一次循环得到的扩散系数a、b、c与之前一次的差值绝对值小于预设期望值。
4.如权利要求3所述的置信叠前扩散滤波方法,其特征在于,所述循环设定次数值为
10或300。

说明书全文

置信叠前扩散滤波方法

技术领域

[0001] 本发明属于油气地球物理勘探领域中的数据处理技术,涉及一种置信叠前扩散滤波方法。

背景技术

[0002] 在地震资料处理中,噪声的压制通常采用滤波的方法,针对噪声的不同特征及叠前、叠后处理,通常采用多种滤波方法,其中具有代表性方法包括:奇异值分解(SVD)(Ursin和Zheng,1985、Wenkai,2006)[1][2]、F-xy域图像特征值滤波(Ulrych et al.,1999、Trickett,2003)[3]、F-k域滤波(March and Bailey,1983)[4]、τ-p域滤波(Tatham et al.,1983)[5]、神经网络等一些模糊滤波去噪(Hashemi et al.,2008)[6]、扩散滤波(孙夕平,2004;石岩峻,2010、杨威,2011;Kamel Baddari,Jalal Ferahtia,Tahar Aifa,et al,2011) [7-10]等。
[0003] 1984年,由Koenderink[11]发现扩散滤波等价于一个热传导的物理过程。非线性各向异性扩散方程是由Perona和Malik[12]在1990年把它作为图像处理中有选择性地保留边界信息的工具而首先提出。P-M方程有可能是病态的,1996年You Y L[13]通过正则化的方法消除了这种病态性。1998年,Weickert[14-15]对Perona和Malik提出的公式进行了改进,引进了结构张量 ,2002年提出最优旋转不变性的新型算法
[0004] 以上算法虽然可以用于对叠前道集数据的噪声消除,但普遍消噪效果一般,且消噪过程中容易压制有效信号,造成有效信号的幅度失真。

发明内容

[0005] 为克服现有去噪技术去噪效果差,消噪过程中容易造成有效信号幅度失真的技术缺陷,本发明公开了一种置信叠前扩散滤波方法。
[0006] 本发明所述置信叠前扩散滤波方法,包括循环进行的如下S1-S3步骤:S1.对读入数据利用①式进行高斯滤波,高斯滤波完成后求取叠前数据
在X方向和Y方向上的一阶导数 和 ;
,------①
其中高斯滤波函数 ;u为地震振幅, 为地震振幅的梯度,
为尺度函数,t表示进程中的编号;
S2.利用②式构建结构张量,
----②;
当定义结构张量D的特征向量 、 ,对应特征值 时,
扩散系数
对实对称矩阵D,利用JACOBI方法并结合③式求解出D的特征值u=(u1,u2)及对应的特征向量v1、v2;
-----③
3
其中k为相干系数k=(u1-u2), 为最大向量方向的波动扩散率,线状置信度

根据求出的特征向量 和系数 来计算出扩散系数a、b、c,求解①式;
S3.将S1中计算出的一阶导数 和 及S2中计算出的扩散系数a、b、c;带入④
式, 解出等号左边的一阶导数;
------------④
反推原函数,得到uO=u(O x,y,t+1),以uO作为步骤S1中新的读入数据,重复步骤S1-S3 ,直至达到预先设定的循环终止条件;输出最后一次循环得到的数据uO,作为滤波后的地震剖面叠前道集。
[0007] 具体的,所述步骤S2中利用对称Schur分解方法求解该结构张量D的特征向量和对应的特征值。
[0008] 具体的,所述循环中止条件为循环次数达到设定次数值或最后一次循环得到的扩散系数a、b、c与之前一次的差值绝对值小于预设期望值。
[0009] 优选的,所述设定次数值为10或300。
[0010] 采用本发明所述的置信叠前扩散滤波方法,利用Jacobi的方法来建立和求解结构张量的特征值和特征向量,建立线信置信度,提出了基于Jacobi求解结构张量的置信叠前扩散滤波方法。
[0011] 该置信叠前扩散滤波方法不仅去噪效果较好,而且有一定保幅性,在同相轴的保持方面优于前人的扩散滤波效果。
[0012] 该置信叠前扩散滤波方法随迭代次数的增加,信噪比合理的变大,方差有效的减小,有效信号频带范围内的随机信号能被很好的压制掉,同时不影响有效信号的频谱分布。该方法可为后续的AVO属性分析提供高信噪比资料。
附图说明
[0013] 图1为本发明所述一种具体实施方式流程示意图;图2示出一个未加噪声的原始AVA正演道集波形
图3示出图2中原始AVA正演角道集波形加10%随机噪声后的波形图;
图4示出图2中原始AVA正演角道集波形加20%随机噪声后的波形图;
图5示出图3中加10%随机噪声后使用本发明去噪后的波形图;
图6示出图4中加20%随机噪声后使用本发明去噪后的波形图;
图7示出信噪比SNR和方差MSE两指标随本发明循环次数变换的关系曲线,图7中横坐标为循环次数,纵坐标分别为信噪比(右)和方差(左)。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0015] 本发明所述置信叠前扩散滤波方法,包括循环进行的如下S1-S3步骤:S1.对读入数据利用①式进行高斯滤波,高斯滤波完成后求取叠前数据
在X轨迹方向(TRACE)和Y时间方向(TIME)上的一阶导数 和 ;
,------①
步骤S1中对读入的叠前道集数据进行高斯滤波,高斯滤波相当于进行正则化,其中高斯滤波函数 ;u为地震振幅, 为地震振幅的梯度, 为尺度函
数,t表示进程中的编号,例如对第一次循环,可以令t=1,第二次循环,则t=2,依次类推。高斯滤波函数及尺度函数可以根据噪声的均方误差自适应调节。
[0016] S2.利用②式构建结构张量,----②;
当定义结构张量D的特征向量 、 ,对应特征值 时,
扩散系数
对实对称矩阵D,利用JACOBI方法并结合③式求解出D的特征值u=(u1,u2)及对应的特征向量v1、v2;例如采用2X2的对称Schur分解可以求解该结构张量D获得特征向量和特征值。
[0017] 对于扩散系数,有-----③
3
其中k为相干系数k=(u1-u2), 为最大向量方向的波动扩散率,线状置信度
; Cline控制和保持了扩散的方向,表示某个位置与线状结构的相似程度,当Cline为1时,说明二维数据有沿着一个方向旋转不变的线状线性结构。(以上③式及后续的相干系数和置信度的定义公式可否给出文献出处?)
由公式可知需要求解出结构张量D矩阵的特征向量 和 和特征
值 。结构张量D的特征向量v1,v2指示地震剖面局部振幅值梯度变化的主要方向,对应的特征值u1,u2表明不同特征向量方向上的变化率,其最终表现是具有线性结构特征,扩散系数λ表明的是不同方向上滤波的程度。
[0018] 扩散系数 是根据结构张量D的特征值和线性置信度设定的。扩散系数较小的特征向量方向扩散的慢,而扩散系数 较大的特征向量方向扩散的快。
[0019] 根据S1中得到的一阶导数及矩阵求解方法,可以得到一组特征向量和对应的特征值。
[0020] 根据求出的特征向量 和系数 计算出扩散系数a、b、c,求解①式;S3.将S1中计算出的一阶导数 和 及S2中计算出的扩散系数a、b、c;带入④
式, 解出等号左边的一阶导数;
------------④
从等号左边的一阶导数反推原函数,得到uO=u(O x,y,t+1),以uO作为步骤S1中新的读入数据,重复步骤S1-S3 ,直至达到预先设定的循环终止条件;所述循环中止条件可以是预先设定的循环次数,例如300次循环完成,也可以是最后一次迭代与上一次迭代所得到的扩散系数a、b、c的差值绝对值小于预设标准值,根据经验,通常至少需要10次以上。
[0021] 表1给出了单层满足四类AVA曲线的各向同性介质理论模型,表1四类AVA曲线的各向同性介质理论模型
图2至4为由表1中给出的模型组合在一个道集上的AVA正演角道集,入射角为1度-45度,AVA正演角道集采用合成记录正演。图2为未加噪声的原始AVA正演角道集。图
3为图2加10%的随机噪声的AVA正演角道集。图4为图2加20%的随机噪声的AVA正演角道集。
[0022] 利用如图1所示的具体实施方式对道集进行去噪,图5为加10%的随机噪声的AVA正演角道集去噪后的道集。图6为加20%的随机噪声的AVA正演角道集去噪后的道集。从图5和图6可以看出该叠前扩散滤波去噪效果理想。同时该叠前扩散滤波有一定保幅效果,并使同相轴更加连续。
[0023] 图7为信噪比和方差两指标随迭代次数变换的关系曲线,可以看出,随着迭代次数的增加,在300次迭代左右的时候,10%和20%噪声下信噪比和方差曲线分别达到峰值,即最高信噪比和最小均方差,继续往下迭代可能导致地震数据失真。
[0024] 采用本发明所述的置信叠前扩散滤波方法,利用Jacobi的方法来建立和求解结构张量的特征值和特征向量,建立线信置信度,提出了基于Jacobi求解结构张量的置信叠前扩散滤波方法。
[0025] 该置信叠前扩散滤波方法不仅去噪效果较好,而且有一定保幅性,在同相轴的保持方面优于前人的扩散滤波效果。
[0026] 该置信叠前扩散滤波方法随迭代次数的增加,信噪比合理的变大,方差有效的减小,有效信号频带范围内的随机信号能被很好的压制掉,同时不影响有效信号的频谱分布。该方法可为后续的AVO属性分析提供高信噪比资料。
[0027] 本发明中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0028] 前文所述的为本发明的各个优选实施例,各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提,各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用,所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程,并非用以限制本发明的专利保护范围,本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。
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