CN108445541B - 基于统计学相干重要体构造导向滤波压制采集脚印的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于统计学相干重要体构造导向滤波压制采集脚印的方法，将2k+1个采样垂直分析窗口中J个地震道u(t)的相似性s(t)定义为平均道的能量与每道的平均能量的比值；用自由度d1、d2和非中心参数λ来对F统计值进行近似；得到相似性和F统计值之间的关系；采用边缘保留结构方向滤波器对数据进行滤波处理。本发明的有益效果是滤波效果更好。

Description

基于统计学相干重要体构造导向滤波压制采集脚印的方法
技术领域
本发明属于地震学技术领域，涉及使用基于统计学相干重要体的构造导向滤波来压制采集脚印的方法。
背景技术
自地震属性提出以来，就一直用于提高解释流程的速度。体积倾角和方位角体积是非常有用的解释工具(例如Chopra和Marfurt,2007,Lin等人，2014)，也是结构驱动地震属性的基础。Luo等人(2002)应用多个分析窗(Kuwahara等人，1976)得到边缘保留平滑算法。Weickert(1988)首次将各向异性扩散用于方向滤波(Fehmers和Hoecker，2003，Marfurt，2006)。结构方向滤波器在频域中是一个全通滤波器，范围是从0Hz到Nyquist定理规定的频率。常规的处理流程是在宽频带的数据中计算单一的倾角-方位角，Helmore(2009)提出了一种略有不同的方法，他是将结构方位角滤波应用到带通滤波的地震振幅数据中。在常规的单道谱均衡中，必要时可将每一个输出的频带增大到常用的输出水平。通常，我们将相似性和其他的相干措施用于边缘保留结构方向滤波中(Hoecker和Fehmers，2002；Marfurt，2006)。Douze和Laster(1979)介绍说，这种措施的准确性和分辨率取决于数据的带宽、信噪比、数值估算中空间和时间分析窗的大小。采集带来的脚印噪声会产生一些假构造，它们会压制真实的地下特征。采集脚印总是重复出现，这给地震解释人员带来很大的困扰，所以在进行地震解释和成像前，要去除脚印噪声。根据Douze和Laster(1979)对依据速度的相似性意义的分析，我们用相干的统计学意义代替相干，同时应用结构方向滤波来保留结构边缘。
发明内容
本发明的目的在于提供基于统计学相干重要体构造导向滤波压制采集脚印的方法，本发明的有益效果是滤波效果更好。
本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：
步骤1：将2k+1个采样垂直分析窗口中J个地震道u(t)的相似性s(t)定义为平均道的能量与每道的平均能量的比值；
步骤2：用自由度d1、d2和非中心参数λ来对F统计值进行近似；
步骤3：得到相似性和F统计值之间的关系；
步骤4：边缘保留结构方向滤波器；
如果分析点处属性的相似值小于阈值，即F＜Flow,不执行滤波过程，滤波后数据的加权系数为w＝0.0；如果分析点处属性的相似值大于阈值，即F＞Fhigh，滤波后数据的加权系数为w＝1.0，这样输出中滤波后的数据就取代了原始数据。
进一步，步骤1中，
其中，上标H表示Hilbert变换，2K+1为地震道垂向采样个数，Δt为地震道抽象采样率；αk是第k个采样点的加权系数，βj是第j道的加权系数，每道加权系数的数值相同，αk＝1，βj＝1/J。
进一步，步骤2中，统计近似值为：
其中，
and
fB是信号的频宽，是信噪比。
进一步，步骤3中相似性和F统计值之间的关系：
所述步骤4中如果分析点处属性的相似值在两者之间，滤波后数据的加权系数为得到滤波前后数据的线性加权平均值为：
uout＝w*u+(1-w)*u
其中，uout为滤波后地震数据。
附图说明
图1是地震振幅时间切片示意图；
图2是相干体时间切片示意图；
图3是时间切片对比示意图；
图4是利用结构方向滤波得到的输出(滤波后)地震时间切片中不合格的噪声切片示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
步骤1：将2k+1个采样垂直分析窗口中J个地震道u(t)的相似性s(t)定义为平均道的能量与每道的平均能量的比值。从广义上来说，能量是复数道包络线的平方，所以：
其中，上标H表示Hilbert变换，2K+1为地震道垂向采样个数，Δt为地震道抽象采样率；αk是第k个采样点的加权系数，βj是第j道的加权系数。每道加权系数的数值相同，αk＝1，βj＝1/J；然而，本发明自适应相干算法通过不断调整加权系数来获得时间和横向上相似窗的连续性，这些窗与给定区域内数据的主频成正比。
步骤2：用自由度d1、d2和非中心参数λ来对F统计值进行近似：
其中，
and
fB是信号的频宽，是信噪比。
步骤3：将等式(1)代入到等式(2)中，得到相似性和F统计值之间的关系：
步骤4：边缘保留结构方向滤波器；
如果分析点处属性的相似值小于阈值，即F＜Flow,不执行滤波过程，滤波后数据的加权系数为w＝0.0；如果分析点处属性的相似值大于阈值，即F＞Fhigh，滤波后数据的加权系数为w＝1.0，这样输出中滤波后的数据就取代了原始数据。如果分析点处属性的相似值在两者之间，滤波后数据的加权系数为得到滤波前后数据的线性加权平均值为：
uout＝w*u+(1-w)*u
其中，uout为滤波后地震数据。
将相似性(相干)分析应用到3D地震体中，这个区域的特征是河道油藏为主。
图1表示的是地震振幅的时间切片，白色箭头表示的是曲流河河道，灰色箭头表示三条主要断层，黑色箭头表示采集的脚印噪声，大多南北向延伸，穿过了真实的地震结构。图2中a和b用不同的色标表示图1中的相似性切片，这说明了过去用于定义加权系数w的结构方向滤波交互式工作流程，现在可应用到相似性数据体s中。用颜色条为slow和shigh选择合适的数值，特别是slow和shigh的颜色。若s＞shigh，将颜色设置成白色，s＜slow则设置成黑色，若slow＜s＜shigh则用灰色表示。结果图就可作为加权系数应用到输出的滤波后数据上，所以就可以保留下所有的黑色间断点，消除了白色区域。通过修改s的阈值，可以增大或减小平滑加权系数，由此可以改变滤波器的针对性。图2的a中，我们通过调整色标来增强脚印噪声(黑色箭头)和结构、地层特征(灰色箭头)。图2的b中，(shigh＝0.9,slow＝0.7)中表示的是断层间断点得到进一步保留，脚印噪声得到进一步压制，灰色箭头指向的地层特征比之前更加尖锐了，白色箭头指向的部位噪音压制程度有限有限。从图2的c中，(Fhigh＝0.99，Flow＝0.97)中可以看出相干的意义，灰色箭头指向的结构保留得更加清晰，白色箭头指向的特征也得到极大改善，脚印噪声得到极大压制。此外，根据相干意义的定义，可以得到统计学结论，它有着物理学意义。
图3表示的是a为原始(未滤波)地震数据、b为依据相似性的构方向滤波输出(滤波后)地震数据、c为相干(相似性)的统计学意义的时间切片。a中的黑色箭头表示脚印噪声干扰，b和c中脚印振幅在滤波后得到减弱，同时，结构特征更加尖锐更加清晰(灰色箭头)。然而，b中仍然可以看到残余的脚印噪声(白色箭头)，但c中基本已经看不到了。
图4表示的是利用结构方向滤波得到的输出(滤波后)地震时间切片中不合格的噪声切片，a是基于相干体的构造导向滤波时间切片；b是基于相干体重要性的构造导向滤波时间切片。其中a、b分别以相似性和相干的统计学意义为依据。结构方向滤波在消除南北向的脚印方面表现很好，但同时也消除了一些与主要倾斜反射体冲突的断层面反射(灰色箭头)。与a的结果相比，b中噪声消除的更多(白色箭头)。
本发明采集带来的脚印噪声会压制地层特征，并且常常给地震解释带来困难。结构方向滤波在消除脚印假构造方面非常有用，滤波过程中的加权系数w对滤波结果至关重要，我们用它来保留地质特征，消除脚印带来的假构造。与相似性(相干)中常规的加权系数值不同，在结构方向滤波中引入了相干的统计学意义，它的滤波效果更好，同时，相干的意义也保留了其物理意义。本发明研究了相干的统计学意义，并将其应用到体积相干边缘检测、结构方向边缘保留滤波过程的分析中。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.基于统计学相干重要体构造导向滤波压制采集脚印的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
步骤1：将2k+1个采样垂直分析窗口中J个地震道u(t)的相似性s(t)定义为平均道的能量与每道的平均能量的比值；
步骤2：用自由度d1、d2和非中心参数λ来对F统计值进行近似；
步骤3：得到相似性和F统计值之间的关系；
步骤4：边缘保留结构方向滤波器；
如果分析点处属性的相似值小于阈值，即F＜Flow,不执行滤波过程，滤波后数据的加权系数为w＝0.0；如果分析点处属性的相似值大于阈值，即F＞Fhigh，滤波后数据的加权系数为w＝1.0，这样输出中滤波后的数据就取代了原始数据；
步骤1中，
其中，上标H表示Hilbert变换，2K+1为地震道垂向采样个数，Δt为地震道抽象采样率；αk是第k个采样点的加权系数，βj是第j道的加权系数，每道加权系数的数值相同，αk＝1，βj＝1/J；
步骤2中，统计近似值为：
其中，
fB是信号的频宽，是信噪比；
步骤3中相似性和F统计值之间的关系：
所述步骤4中如果分析点处属性的相似值在两者之间，滤波后数据的加权系数为得到滤波前后数据的线性加权平均值为：
uout＝w*u+(1-w)*u
其中，uout为滤波后地震数据。
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