CN104865603A - 一种针对倾斜层的svd滤波方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对倾斜层的SVD滤波方法及装置。其中，该方法包括以下步骤：针对地震数据确定需要进行滤波的范围，确定滤波时窗的程度和跨度，通过选择参考同相轴确定地震数据的滤波时窗的走向；获得参考同相轴在各道的对应时间；沿参考同相轴的方向对地震数据所处的原始坐标系进行坐标变换，并根据滤波时窗的长度，确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间；对经过坐标变换后的处于时窗内的地震数据进行奇异值分解以及滤波去噪处理；对经过去噪处理的地震数据进行坐标反变换，从而得到原坐标系下的经过去噪处理后的地震数据。与常规的奇异值滤波方法相比，可以避免倾斜层经过滤波后波阻特征发生畸变的现象。

Description

一种针对倾斜层的SVD滤波方法及装置

技术领域

本发明涉及地震资料去噪处理技术，具体说涉及一种针对地质结构中存在倾斜层的地震资料叠前、叠后的去噪处理，更具体说涉及针对倾斜层的奇异值分解（Singular Value Decomposion，简称为SVD）滤波方法技术。

背景技术

在地震资料处理过程中，去噪处理技术是其中一门十分重要的处理技术。目前存在很多有关地震资料的叠前、叠后处理去噪的技术。与其它去噪方法相比，利用奇异值分解的SVD滤波方法是地震资料处理过程中用于提高信噪比的较新手段。

目前，奇异值分解技术广泛应用于各个领域，而利用奇异值分解去噪的技术仅仅是其中的一个技术分支。奇异值分解去噪是通过信号和噪声奇异值分布的差异来进行的。首先基于矩阵奇异值分解的理论将一个多道地震记录看成一个图，并将该图分解为由一系列正交向量组成的子图，并通过方差分析法或相干法，对子图进行选择并重构，从而达到去噪的目的。

奇异值分解去噪利用了信号与噪声的能量可分性。在处理地震资料时，由于待处理区域的各道信号相关性较高，因此经过奇异值分解后，信号能量越集中，信号与噪声越易分离。反之，信号与噪声不易分离。但是，常规的SVD滤波方法仅对水平同相轴的去噪产生良好的效果，而对于倾斜同相轴往往不能产生理想的处理效果，反而有时还会导致波阻特征的畸变。

从目前已有的文献来看，许多研究人员对常规的SVD滤波方法进行了改进。有人提出了基于SVD的倾角扫描叠加和用自组织特征映射神经网络确定SVD滤波参数的改进方法。还有人提出了采用多项式拟合的方法，检测出信号同相轴多项式，然后按照多项式确定的同相轴形状重新选取数据矩阵，再进行SVD滤波。除此以外，有人在基于f-x—Y域预测滤波方法，提出了基于奇异值分解的三维f-x—Y域预测滤波方法。该去噪方法是在奇异值分解滤波的基础上进行f-x—Y域预测滤波，从而实现频率空间的预测滤波。与原始的f-xY域预测滤波方法相比，该方法较f-x—Y域预测滤波能更好地提高地震资料的信噪比，并有更高的保真度。

总的来说，这些新改进的方法，一般都具有去噪手段灵活、保真性好、分辨率高的特点。对一些突然的脉冲干扰、侧反射以及其他的反向干扰具有明显的压制效果。但它们也存在各自的不足。特别是涉及到同相轴形状较为复杂的情况，这些方法都难以得到理想的去噪效果。

因此，到目前为止，仍有许多处理技术研究人员从事于SVD滤波方法的改进工作。

发明内容

本发明针对的问题是常规奇异值去噪方法在倾斜地层处理时会导致波形特征发生畸变。本发明提出的针对倾斜层的SVD滤波方法，旨在消除在倾斜层的去噪处理过程中利用常规SVD滤波方法进行去噪处理后的波形失真问题。通过改进现有的SVD滤波方法来改善去噪品质，从而达到提高叠前、叠后地震资料信噪比的目的。

本发明提供了一种针对倾斜层的SVD滤波方法，其包括以下步骤：

S101、针对地震数据确定需要进行滤波的范围，确定滤波时窗的长度及范围，通过选择参考同相轴确定地震数据的滤波时窗的走向；

S102、获得所述参考同相轴在各道的对应时间；

S103、对地震数据所处的原始坐标系进行坐标变换，使参考同相轴在新坐标系中沿水平向，并根据滤波时窗的长度，确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间；

S104、对经过坐标变换后的处于时窗内的地震数据进行奇异值分解以及滤波去噪处理；

S105、对经过去噪处理的地震数据进行坐标反变换以恢复至原始坐标系，从而得到原始坐标系下的经过去噪处理后的地震数据。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S101中，所述地震数据包括叠加前的地震资料或者叠加后的地震资料。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S101中，选出连续性好并具有波阻特征明显的同相轴作为确定滤波时窗在各道位置的参考同相轴。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S102中，仅拾取该参考同相轴几个关键道对应的时间，其它道所对应的时间采用插值法来求得。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S103中，使得该参考同相轴在变换后的坐标系中沿水平方向。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S104中，如果需要加强滤波时窗中的地震同相轴能量，则采用低通滤波，如果需要削弱同相轴的能量，则使用高通滤波。

本发明还提供了一种针对倾斜层的SVD滤波装置，其包括：

同相轴选取模块，确定滤波时窗的长度及范围，通过选择参考同相轴确定地震数据的滤波时窗的走向；

时间拾取模块，获取所述参考同相轴在各道的对应时间；

坐标变换模块，沿所述参考同相轴的方向对将要进行SVD滤波的地震数据进行坐标变换，并获得新坐标系下的地震数据，然后根据滤波时窗的长度确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间；

SVD滤波去噪模块，对经过坐标变换后的处于时窗内的地震数据进行奇异值分解，然后根据去噪要求进行SVD滤波去噪处理；

反坐标变换模块，对经过去噪处理后的地震数据进行坐标反变换以恢复至原始坐标系，从而得到原始坐标系下的经过去噪声处理后的地震数据。

根据本发明的一个实施例，在所述同相轴选取模块中，所述地震数据包括叠加前的地震数据或者叠加后的地震数据。

根据本发明的一个实施例，在所述同相轴选取模块中，选出连续性好并具有波阻特征明显的同相轴作为滤波时窗的参考同相轴。

根据本发明的一个实施例，在所述坐标变换模块中，所述参考同相轴的方向在变换后的坐标系中沿水平方向。

根据本发明的一个实施例，在所述SVD滤波去噪模块中，如果需要加强同相轴能量，则采用低通滤波，如果需要削弱同相轴的能量，则使用高通滤波。

本发明带来了以下有益效果：

本发明通过对叠前、叠后地震资料的试验处理，可以有效地消除地震资料中的线性噪声，改善信号同相轴的连续性，从而较大地提高地震资料的信噪比。与常规的奇异值滤波方法相比，本发明可以避免倾斜层经过滤波后波阻特征发生畸变的现象。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例采用SVD滤波去除噪声的方法流程图；

图2a显示了未采用SVD滤波处理的叠加剖面图；

图2b显示了采用常规的SVD滤波处理的叠加剖面图；

图2c显示了采用本发明的SVD滤波处理的叠加剖面图；

图3a显示了滤波处理前的原始单炮记录；

图3b显示了采用本发明进行SVD滤波后的单炮记录。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1所示，其中显示了根据本发明的一个实施例进行SVD滤波的方法流程图。

本发明的方法尤其对表现为斜层的地质结构的地震数据有效。在步骤S101中，针对地震数据确定需要进行滤波的范围，确定滤波时窗的长度，并选出一条连续性好、波阻特征较明显的同相轴作为确定滤波时窗走向的参考同相轴。

进行滤波所用的地震数据既可以为叠后的地震资料，也可以为叠前的原始地震资料。在图2a的实例中，该地震数据为某探区经过叠前时间偏移叠加处理后的叠加数据。从图2a中可以明显看出，由于原始剖面的上半部分叠加后的效果不好，因此其有待滤波处理后才能进一步进行地层结构的分析。根据对原始资料的这些初步判断，确定需要对范围为1.5秒以上的数据进行SVD滤波。

在步骤S101中，确定滤波时窗的长度及范围。如图2a所示，上述处理时窗根据实际情况可确定为200ms-1500ms。然后，选择一条连续性好、波阻特征较明显的同相轴作为确定滤波时窗走向的参考同相轴。在图2a所示的例子中，选择了能量较强、连续性较好的同相轴作为参考同相轴。

在步骤S102中，获取参考同相轴在地震数据各道（通常是CMP道）所对应的时间。一般情况下，只拾取几个关键的CMP点。之后，采用插值法来得到该同相轴在其他道对应的时间。

在步骤S103中，如图1所示，沿参考同相轴的方向对地震数据所处的原始坐标系进行坐标变换。使得该参考同相轴在变换后的坐标系中与水平方向保持一致，并根据滤波时窗的长度，确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间。

在步骤S104中，对经过坐标变换后的处于时窗内的地震数据进行奇异值分解后，然后再进行SVD滤波去噪处理；如果需要加强同相轴能量，则采用低通滤波，如果需要削弱同相轴的能量，则使用高通滤波。

在步骤S105中，对经过去噪处理后的地震数据进行坐标反变换以恢复至原始坐标系，从而得到原始坐标系下经过去噪处理后的地震数据。

图2b和2c分别显示了采用常规SVD方法和本发明的改进的SVD滤波方法进行滤波去噪处理后的剖面图。由图可知，水平向同相轴较图2a原始数据而言得到了较大程度的改善。利用常规的SVD滤波方法与本发明提出的滤波方法所处理的剖面都证明了这一点。但是，对于倾斜同相轴来说，利用常规SVD滤波方法去噪后的同相轴的波阻特征发生明显畸变。同相轴在倾斜度较大的地方发生扭曲现象，如图中的标记A和B所指示的。相比之下，利用本发明的SVD滤波方法去噪后的倾斜同相轴没有出现波形失真现象。当然，还可以看出，由于在倾斜层的位置资料本身存在先天的缺陷，所以图2c所示的剖面对原来剖面的改善程度不是太大，但还是可以看出有一定程度的改善。最重要的是，本发明消除了波阻特征畸变现象。

图3a和3b分别显示了原始单炮数据和采用本发明进行试处理后的单炮记录。

如图3a所示的单炮记录上，线性干扰较为严重，为了有效地消除线性干扰，采用本发明提出的SVD滤波方法进行了试处理。处理后的结果如图3b所示。其步骤与前述相同或类似。

首先确定滤波时窗的走向、长度及范围。选一条能量较强、连续性较好的同相轴作为滤波的参考同相轴，获取该同相轴在各道所对应的时间（一般只用拾取几个关键点，然后利用插值的方法得到该同相轴在其他各道所对应的时间）。

然后沿同相轴方向进行坐标旋转，保证在新的坐标系里，参考同相轴的方向与水平向保持一致，并根据滤波时窗的长度，确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间。在确定的滤波范围内，利用本发明提出的SVD滤波方法对地震数据进行滤波。滤波处理后，进行坐标反变换，得到如图3b所示的结果。对比图3a与图3b，不难发现，利用本发明提出的SVD滤波方法对原始数据进行滤波后，线性干扰得到了很好的压制。

本发明还提供了一种针对倾斜层的SVD滤波装置，其包括：

同相轴选取模块，确定滤波时窗的长度及范围，通过选择参考同相轴确定地震数据的滤波时窗的走向；

时间拾取模块，获取所述参考同相轴在各道的对应时间；

坐标变换模块，沿所述参考同相轴的方向，对将要进行SVD滤波的地震数据进行坐标变换，并获得新坐标系下的地震数据，然后根据滤波时窗的长度，确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间；

SVD滤波去噪模块，对经过坐标变换后的处于时窗内的地震数据进行奇异值分解，然后根据去噪要求，进行SVD滤波去噪处理；

反坐标变换模块，对经过去噪处理后的地震数据进行坐标反变换以恢复至原始坐标系，从而得到原始坐标系下的经过去噪声处理后的地震数据。

根据本发明所提供的实施例，地震数据既可以是叠前地震资料，也可以是叠后地震资料。此外，在同相轴选取模块中，要求选出连续性好、并具有明显波阻特征的地震同相轴作为确定滤波时窗走向的参考同相轴。

而在坐标变换模块中，要沿参考同相轴的方向进行变换坐标，使得该参考同相轴的方向在变换后的坐标系中沿水平方向，并获得新坐标系下的地震数据。然后，根据滤波时窗的长度，确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间。

在SVD滤波去噪模块中，首先进行奇异值分解。然后，根据去噪要求，进行去噪处理，得到去噪后的、新坐标系下的地震数据。去噪的原则是：如果需要加强同相轴能量，则采用低通滤波；如果需要削弱同相轴的能量，则使用高通滤波。

虽然本发明所揭示的方法步骤和用以实现该方法的装置如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种针对倾斜层的SVD滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、针对地震数据确定需要进行滤波的范围，确定滤波时窗的长度及范围，通过选择参考同相轴来确定滤波时窗的走向；

S102、获得所述参考同相轴在各道的对应时间；

S103、对地震数据所处的原始坐标系进行坐标变换，并根据滤波时窗的长度，确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间；

S104、对经过坐标变换后的处于时窗内的地震数据进行奇异值分解以及滤波去噪处理；

S105、对经过去噪处理的地震数据进行坐标反变换以恢复至原始坐标系，从而得到原始坐标系下的经过去噪处理后的地震数据。

2.如权利要求1所述的SVD滤波方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述地震数据包括叠加前的地震资料或者叠加后的地震资料。

3.如权利要求1所述的SVD滤波方法，其特征在于，在所述步骤S101中，选出连续性好并具有波阻特征明显的同相轴作为确定滤波时窗在各道位置的参考同相轴。

4.如权利要求1所述的SVD滤波方法，其特征在于，在所述步骤S102中，仅拾取该参考同相轴几个关键道对应的时间，其它道所对应的时间采用插值法来求得。

5.如权利要求1所述的SVD滤波方法，其特征在于，在所述步骤S103中，使得该参考同相轴在变换后的坐标系中沿水平方向。

6.如权利要求1所述的SVD滤波方法，其特征在于，在所述步骤S104中，如果需要加强滤波时窗中的地震同相轴能量，则采用低通滤波，如果需要削弱同相轴的能量，则使用高通滤波。

7.一种针对倾斜层的SVD滤波装置，其特征在于，包括：

同相轴选取模块，确定滤波时窗的长度及范围，通过选择参考同相轴来确定地震数据的滤波时窗的走向；

时间拾取模块，获取所述参考同相轴在各道的对应时间；

坐标变换模块，沿所述参考同相轴的方向，对将要进行SVD滤波的地震数据进行坐标变换，并获得新坐标系下的地震数据，然后根据滤波时窗的长度，确定滤波时窗所对应各道在新坐标系下的顶、底位置所对应的时间；

SVD滤波去噪模块，对经过坐标变换后的处于时窗内的地震数据进行奇异值分解，然后根据去噪要求，进行SVD滤波去噪处理；

反坐标变换模块，对经过去噪处理后的地震数据进行坐标反变换以恢复至原始坐标系，从而得到原始坐标系下的经过去噪处理后的地震数据。

8.如权利要求7所述的SVD滤波装置，其特征在于，在所述同相轴选取模块中，所述地震数据包括叠加前的地震数据或者叠加后的地震数据。

9.如权利要求7所述的SVD滤波装置，其特征在于，在所述同相轴选取模块中，选出连续性好并具有波阻特征明显的同相轴作为滤波时窗的参考同相轴。

10.如权利要求7所述的SVD滤波装置，其特征在于，在所述坐标变换模块中，所述参考同相轴的方向在变换后的坐标系中沿水平方向。

11.如权利要求7的SVD滤波装置，其特征在于，在所述SVD滤波去噪模块中，如果需要加强同相轴能量，则采用低通滤波，如果需要削弱同相轴的能量，则使用高通滤波。