CN108919357B - 一种基于频谱重构的鬼波压制方法 - Google Patents

一种基于频谱重构的鬼波压制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108919357B
CN108919357B CN201810469241.9A CN201810469241A CN108919357B CN 108919357 B CN108919357 B CN 108919357B CN 201810469241 A CN201810469241 A CN 201810469241A CN 108919357 B CN108919357 B CN 108919357B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ghost reflection
frequency spectrum
result
domain
carried out
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810469241.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108919357A (zh
Inventor
张金淼
陆文凯
张云鹏
朱振宇
王艳冬
糜芳
王佳林
薛东川
黄小刚
江南森
刘磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Institute Co Ltd
Original Assignee
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China National Offshore Oil Corp CNOOC, CNOOC Research Institute Co Ltd filed Critical China National Offshore Oil Corp CNOOC
Priority to CN201810469241.9A priority Critical patent/CN108919357B/zh
Publication of CN108919357A publication Critical patent/CN108919357A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108919357B publication Critical patent/CN108919357B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. analysis, for interpretation, for correction
    • G01V1/36—Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy
    • G01V1/37—Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy specially adapted for seismic systems using continuous agitation of the ground, e.g. using pulse compression of frequency swept signals for enhancement of received signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. analysis, for interpretation, for correction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)对原始地震数据进行二维傅里叶变换，得到f‑k域的地震数据，利用自适应参数估计方法对f‑k域的地震数据进行鬼波逆滤波，并定位其陷波带；(2)根据步骤(1)中的定位，将鬼波逆滤波结果定位以外的频率成分作为有效值，并利用曲波变换和凸集投影算法进行迭代，对陷波带处频谱进行重构；(3)对重构后的频谱进行二维傅里叶逆变换，将其变换回时空域，得到鬼波压制结果。本发明可以广泛应用于地震资料中的鬼波压制领域。

Description

一种基于频谱重构的鬼波压制方法
技术领域
本发明涉及一种基于频谱重构的鬼波压制方法，是一种提高地震数据分辨率的一种手段，属于地球物理领域。
背景技术
鬼波是地震资料处理过程中不可忽视的影响因素，会很大程度地降低海洋地震勘探的数据分辨率。有效的鬼波压制，可以提高地震数据的分辨率以及后续地震偏移的精度，从而提高地震资料的有效利用度，对于海上地震资料的处理具有极其重要的意义。通过改变拖缆或者检波方式可以进行更好地鬼波压制，如变深度缆技术和双检波器法等。还有一种应用较为广泛的为f-k域的鬼波压制方法,其直接对包含鬼波的地震数据使用鬼波逆滤波器进行鬼波压制，在此基础上，Liu和Lu提出了基于参数自适应估计的f-k域鬼波压制方法。
利用鬼波逆滤波方法进行鬼波压制的难点主要在于其无法恢复原始地震数据中受鬼波影响的信噪比较低的部分，对信噪比小于1的频率成分直接使用鬼波逆滤波方法，会放大噪声，进而降低信噪比。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于频谱重构的鬼波压制方法，能够有效提高鬼波压制结果信噪比，恢复由鬼波造成的地震数据频谱陷波区域信噪比较低的频率成分，对宽频信号处理具有极其重要的意义。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)对原始地震数据进行二维傅里叶变换，得到f-k域的地震数据，利用自适应参数估计方法对f-k域的地震数据进行鬼波逆滤波，并定位其陷波带；(2)根据步骤(1)中的定位，将鬼波逆滤波结果定位以外的频率成分作为有效值，并利用曲波变换和凸集投影算法进行迭代，对陷波带处频谱进行重构；(3)对重构后的频谱进行二维傅里叶逆变换，将其变换回时空域，得到鬼波压制结果。
所述步骤(1)中，对陷波带进行定位的方法，包括以下步骤：
(1.1)对原始地震数据进行二维傅里叶变换，得到f-k域的原始地震数据S(f,kx)；
(1.2)采用基于自适应参数估计方法对f-k域的原始地震数据S(f,kx)进行鬼波逆滤波，得到f-k域鬼波压制结果M(f,kx)；
(1.3)根据得到的f-k域鬼波压制结果M(f,kx)对原始地震数据S(f,kx)进行掩膜，得到掩膜mask，用于定位陷波带内信噪比较低的频率成分；其中：
mask＝Tth(M(f,kx)/S(f,kx))
式中，Tth(·)为硬阈值算子。
所述步骤(2)中，对陷波带进行重构的方法，包括以下步骤：
(2.1)根据步骤(1)中的定位，将定位以外的频率成分置零，得到进行算法迭代过程的初始输入X0；
(2.2)将初始输入X0做二维傅里叶逆变换到时空域，再对时空域数据做曲波变换，并使用硬阈值算子对曲波变换后的结果进行阈值分割；
(2.3)对阈值分割后的数据进行曲波逆变换，并进行二维傅里叶变换，得到当前次迭代的结果，并对陷波带处频谱进行替换；
(2.4)将陷波带处频谱替换前后的残差，判断残差是否满足阈值条件，将满足阈值条件的迭代结果作为最终的f-k域的鬼波压制结果。
所述步骤(2.1)中，所述初始输入X0为：
式中，为取定位外频率成分值的算子。
所述步骤(2.2)中，使用硬阈值算子对曲波变换后的结果进行阈值分割的计算公式为：
其中，τk为当前阈值。
所述步骤(2.3)中，根据当前次迭代结果对陷波带处频谱进行替换的计算公式为：
式中，M为自适应参数估计方法得到的f-k域鬼波压制结果。
所述步骤(2.4)中，判断残差是否满足阈值条件的方法为：
若残差小于预设阈值时停止迭代，并将当前次迭代结果Xk作为最终f-k域的鬼波压制结果；若残差大于或等于预设阈值，则重复步骤(2.3)，继续下一次迭代，直到残差满足阈值条件。
所述残差是指陷波带处频谱替换前后的均方差：
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用掩膜对鬼波逆滤波后的陷波带进行定位，并采用曲波变换和凸集投影算法对定位的陷波带内信噪比较低的频率成分进行重构，可以有效恢复陷波区域信噪比较低的频率成分，提高了鬼波压制结果的信噪比。2、本发明由于对陷波带内信噪比较低部分采用曲波变换和凸集投影算法进行重构，避免了传统鬼波逆滤波方法带来的随机噪声放大的问题。因而，本发明可以广泛应用于地震资料中的鬼波压制领域。
附图说明
图1是本发明的整体流程图；
图2(a)～(l)是本发明的合成数据鬼波压制结果；其中，图2(a)～图2(c)分别为不包含鬼波的合成数据及其局部放大和f-k振幅图，图2(d)～(f)分别为加入鬼波后的合成数据，图2(g)～(i)分别为自适应参数估计方法的鬼波压制结果，图2(j)～(l)分别为采用本发明方法的鬼波压制结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明基于参数自适应估计的f-k域鬼波压制方法得到的鬼波压制结果，认为其信噪比较高的频率成分为有效分量，并对地震数据对应的曲波变换域系数添加稀疏性约束，舍弃陷波带内信噪比较低的频率成分，利用凸集投影算法估计陷波带内信噪比较低的频率成分。
如图1所示，本发明提供的一种基于频谱重构的鬼波压制算法，其包括以下步骤：
(1)对原始地震数据进行二维傅里叶变换，得到f-k域的地震数据S(f,kx)，利用自适应参数估计方法对f-k域的地震数据S(f,kx)进行鬼波逆滤波，并定位其陷波带，即陷波区域内信噪比较低的频率成分；
(2)根据步骤(1)中的定位，将鬼波逆滤波结果定位以外的频率成分作为有效值，并利用曲波变换和凸集投影算法进行迭代，重构陷波带，陷波区域信噪比较低频率成分；
(3)对重构后的频谱进行二维傅里叶逆变换，将其变换回时空域，得到鬼波压制结果。
上述步骤(1)中，对陷波区域进行定位的方法为：
(1.1)对原始地震数据进行二维傅里叶变换(2D-FFT变换)，得到f-k域的原始地震数据S(f,kx)；
(1.2)采用基于自适应参数估计方法对f-k域的原始地震数据S(f,kx)进行鬼波逆滤波，得到f-k域鬼波压制结果M(f,kx)；
(1.3)根据得到的f-k域鬼波压制结果M(f,kx)对原始地震数据S(f,kx)进行掩膜，得到掩膜mask，用于定位陷波带内信噪比较低的频率成分；其中：
mask＝Tth(M(f,kx)/S(f,kx))
式中，Tth(·)为硬阈值算子。
上述步骤(2)中，利用曲波变换和凸集投影算法重构陷波区域信噪比较低频率成分的方法，包括以下步骤：
(2.1)根据步骤(1)中的定位，将定位以外的频率成分置零，即频谱陷波带内信噪比较低的频率成分置零，得到进行凸集投影算法迭代过程的初始输入X0：
式中，为取定位外频率成分值的算子，通过使用mask点乘实现。
(2.2)将初始输入X0做二维傅里叶逆变换(2D-IFFT)到时空域，再对时空域数据做曲波变换(Curvelet变换)，并使用硬阈值算子对曲波变换后的结果即曲波域的稀疏系数(初始阈值)进行阈值分割：
其中，τk为当前阈值，对初始输入X0进行曲波变换后的稀疏系数为初始阈值。
(2.3)对阈值分割后的数据进行曲波逆变换，并进行二维傅里叶变换(2D-FFT变换)，得到当前次迭代的结果，并对陷波带处频谱进行替换；
式中，M为自适应参数估计方法得到的f-k域鬼波压制结果。
(2.4)将陷波带处频谱替换前后的残差，判断残差是否满足阈值条件：
若残差小于预设阈值(本发明中取0.01作为阈值)时停止迭代，并将当前次迭代结果Xk作为最终f-k域的鬼波压制结果；
若残差大于或等于预设阈值，则重复步骤(2.3)，继续下一次迭代，直到残差满足阈值条件。
本发明中，将陷波带处频谱替换前后的均方差作为残差，其计算公式为：
如图2所示，为本发明的合成数据鬼波压制结果。为了证明本发明在处理陷波带内信噪比较低的频率成分时的优越性，这里同时给出了自适应参数估计方法的鬼波压制结果和本发明方法的处理结果。其中图2(a)(b)(c)分别对应的为不包含鬼波的合成数据及其局部放大和f-k振幅图，(d)(e)(f)对应的为加入鬼波后的合成数据，(g)(h)(i)对应的为自适应参数估计方法的鬼波压制结果，(j)(k)(l)对应的为本发明的鬼波压制结果。根据图中结果对比可以看出，本发明的鬼波压制结果对陷波带内信噪比较低位置的频率成分恢复的更好，尤其在箭头位置，同时避免了随机噪声被放大的问题。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)对原始地震数据进行二维傅里叶变换，得到f-k域的地震数据，利用自适应参数估计方法对f-k域的地震数据进行鬼波逆滤波，并定位其陷波带；
对陷波带进行定位的方法，包括以下步骤：
(1.1)对原始地震数据进行二维傅里叶变换，得到f-k域的原始地震数据S(f,kx)；
(1.2)采用基于自适应参数估计方法对f-k域的原始地震数据S(f,kx)进行鬼波逆滤波，得到f-k域鬼波压制结果M(f,kx)；
(1.3)根据得到的f-k域鬼波压制结果M(f,kx)对原始地震数据S(f,kx)进行掩膜，得到掩膜mask，用于定位陷波带内信噪比较低的频率成分；其中：
mask＝Tth(M(f,kx)/S(f,kx))
式中，Tth(·)为硬阈值算子；
(2)根据步骤(1)中的定位，将鬼波逆滤波结果定位以外的频率成分作为有效值，并利用曲波变换和凸集投影算法进行迭代，对陷波带处频谱进行重构；
(3)对重构后的频谱进行二维傅里叶逆变换，将其变换回时空域，得到鬼波压制结果。
2.如权利要求1所述的一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对陷波带进行重构的方法，包括以下步骤：
(2.1)根据步骤(1)中的定位，将定位以外的频率成分置零，得到进行算法迭代过程的初始输入X0；
(2.2)将初始输入X0做二维傅里叶逆变换到时空域，再对时空域数据做曲波变换，并使用硬阈值算子对曲波变换后的结果进行阈值分割；
(2.3)对阈值分割后的数据进行曲波逆变换，并进行二维傅里叶变换，得到当前次迭代的结果，并对陷波带处频谱进行替换；
(2.4)将陷波带处频谱替换前后的残差，判断残差是否满足阈值条件，将满足阈值条件的迭代结果作为最终的f-k域的鬼波压制结果。
3.如权利要求2所述的一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于：所述步骤(2.1)中，所述初始输入X0为：
式中，为取定位外频率成分值的算子。
4.如权利要求2所述的一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中，使用硬阈值算子对曲波变换后的结果进行阈值分割的计算公式为：
其中，τk为当前阈值。
5.如权利要求2所述的一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于：所述步骤(2.3)中，根据当前次迭代结果对陷波带处频谱进行替换的计算公式为：
式中，M为自适应参数估计方法得到的f-k域鬼波压制结果。
6.如权利要求2所述的一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于：所述步骤(2.4)中，判断残差是否满足阈值条件的方法为：
若残差小于预设阈值时停止迭代，并将当前次迭代结果Xk作为最终f-k域的鬼波压制结果；
若残差大于或等于预设阈值，则重复步骤(2.3)，继续下一次迭代，直到残差满足阈值条件。
7.如权利要求2所述的一种基于频谱重构的鬼波压制方法，其特征在于：所述残差是指陷波带处频谱替换前后的均方差：
CN201810469241.9A 2018-05-16 2018-05-16 一种基于频谱重构的鬼波压制方法 Active CN108919357B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810469241.9A CN108919357B (zh) 2018-05-16 2018-05-16 一种基于频谱重构的鬼波压制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810469241.9A CN108919357B (zh) 2018-05-16 2018-05-16 一种基于频谱重构的鬼波压制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108919357A CN108919357A (zh) 2018-11-30
CN108919357B true CN108919357B (zh) 2019-10-11

Family

ID=64404078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810469241.9A Active CN108919357B (zh) 2018-05-16 2018-05-16 一种基于频谱重构的鬼波压制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108919357B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111427091B (zh) * 2020-05-06 2023-05-02 芯元(浙江)科技有限公司 挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法
CN112835103B (zh) * 2020-12-31 2021-10-08 北京东方联创地球物理技术有限公司 自适应去鬼波与宽频准零相位反褶积联合处理方法及系统
CN113514889B (zh) * 2021-07-13 2022-06-21 中山大学 一种提升海洋深反射地震数据中低频信号能量的处理方法
CN117148432B (zh) * 2023-10-27 2024-03-19 胜利信科(山东)勘察测绘有限公司 基于多尺度分量提取的浅剖数据空间插值方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101620276A (zh) * 2008-06-30 2010-01-06 Pgs地球物理公司 用于在地震数据中衰减多次反射的方法
CN103308944A (zh) * 2013-05-20 2013-09-18 中国石油天然气股份有限公司 一种海洋地震资料处理中鬼波衰减的方法及装置
CN104360394A (zh) * 2014-12-01 2015-02-18 中国海洋石油总公司 一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法
CN104536045A (zh) * 2015-01-16 2015-04-22 中国海洋石油总公司 一种基于子波处理的鬼波压制方法
CN105301656A (zh) * 2015-10-29 2016-02-03 中国石油天然气集团公司 一种压制虚反射信号的方法及装置
CN105425301A (zh) * 2016-01-08 2016-03-23 东华理工大学 一种频率域三维不规则地震数据重建方法
CN105974468A (zh) * 2016-05-04 2016-09-28 东华理工大学 一种能够同时进行五维地震数据重建和噪声压制的方法
CN106526677A (zh) * 2016-10-26 2017-03-22 中海石油(中国)有限公司 一种海上自适应压制鬼波的宽频逆时偏移成像方法
CN106896409A (zh) * 2017-03-14 2017-06-27 中国海洋石油总公司 一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101620276A (zh) * 2008-06-30 2010-01-06 Pgs地球物理公司 用于在地震数据中衰减多次反射的方法
CN103308944A (zh) * 2013-05-20 2013-09-18 中国石油天然气股份有限公司 一种海洋地震资料处理中鬼波衰减的方法及装置
CN104360394A (zh) * 2014-12-01 2015-02-18 中国海洋石油总公司 一种海上变深度缆地震数据鬼波压制的方法
CN104536045A (zh) * 2015-01-16 2015-04-22 中国海洋石油总公司 一种基于子波处理的鬼波压制方法
CN105301656A (zh) * 2015-10-29 2016-02-03 中国石油天然气集团公司 一种压制虚反射信号的方法及装置
CN105425301A (zh) * 2016-01-08 2016-03-23 东华理工大学 一种频率域三维不规则地震数据重建方法
CN105974468A (zh) * 2016-05-04 2016-09-28 东华理工大学 一种能够同时进行五维地震数据重建和噪声压制的方法
CN106526677A (zh) * 2016-10-26 2017-03-22 中海石油(中国)有限公司 一种海上自适应压制鬼波的宽频逆时偏移成像方法
CN106896409A (zh) * 2017-03-14 2017-06-27 中国海洋石油总公司 一种基于波动方程边值反演的变深度缆鬼波压制方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"An adaptive over/under data combination method";He Jian-Wei 等;《APPLIED GEOPHYSICS》;20130930;第10卷(第4期);摘要、第467页左栏第2段-468页左栏第2段 *
"基于3D Curvelet 变换的频率域高效地震数据插值方法研究";王本锋 等;《石油物探》;20180131;第57卷(第1期);第65-71页 *
"海上勘探鬼波产生的机制及压制方法研究";田根海 等;《西部探矿工程》;20121231(第2（2012）期);第61-64页 *
"频率慢度域自适应迭代反演算法压制海上倾斜缆鬼波方法及其应用";王冲 等;《地球物理学报》;20161231;第59卷(第12期);第4677-4689页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108919357A (zh) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108919357B (zh) 一种基于频谱重构的鬼波压制方法
Wang et al. Least-squares RTM: Reality and possibilities for subsalt imaging
CA2805303C (en) Method for signal-to-noise ratio enhancement of seismic data using frequency dependent true relative amplitude noise attenuation
CN105974468B (zh) 一种能够同时进行五维地震数据重建和噪声压制的方法
Gupta et al. Image denoising using wavelet transform method
CN104217448B (zh) 基于迭代特征修正的磁共振快速成像方法及系统
CN105607125A (zh) 基于块匹配算法和奇异值分解的地震资料噪声压制方法
CN103020922A (zh) 基于pca变换的sar图像相干斑抑制方法
CN103713324B (zh) 一种基于局部方差分析的自适应曲波阈值地震去噪方法
CN109709585A (zh) 去除gps坐标时间序列中有色噪声的方法
Devarapu et al. Denoising of ultrasound images using curvelet transform
Vimala et al. Noise reduction based on double density discrete wavelet transform
Zhang et al. A reverberation noise suppression method of sonar image based on shearlet transform
CN102509268B (zh) 基于免疫克隆选择的非下采样轮廓波域图像去噪方法
Vimala et al. Double density dual tree discrete wavelet transform implementation for degraded image enhancement
CN106199716A (zh) 一种叠后地震数据随机噪声压制方法
Ahirwar et al. A novel wavelet-based denoising method of SAR image using interscale dependency
CN111562616B (zh) 地震数据散射噪音压制方法及装置
CN110703332A (zh) 一种鬼波压制方法
Stolojescu-Crisan et al. Denoising and inpainting SONAR images
Bhonsle et al. Suppression of Gaussian Noise using Spatio-Spectral Total Variation Technique
Chen et al. Research on sonar image denoising method based on fixed water area noise model
Hennenfen et al. Sparseness-constrained data continuation with frames: Applications to missing traces and aliased signals in 2/3-D
Bhargava et al. An Effective Method for Image Denoising Using Non-local Means and Statistics based Guided Filter in Nonsubsampled Contourlet Domain.
Xuhui et al. Ultrasound image denoising based on the contourlet transform and anisotropic diffusion

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant