CN110554434B - 地震噪声压制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地震噪声压制方法及装置，该方法包括根据噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一及第二地震记录剖面，对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换；将频移时频谱的能量划分为第一能量区域及第二能量区域，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号，确定地震记录剖面的反射波信号。本发明对于同频同相的反射波信号与噪声，利用频移将同一时刻分散于低频频率间隔内的能量集中至高频频率区间，在高频频率区间内利用未被噪声影响的能量区域对噪声所在的能量区域进行拟合预测，从而将反射波信号与噪声较好的分离开来，取得了较好的信噪分离结果，能够提高噪声压制的效果。

Description

地震噪声压制方法及装置
技术领域
本发明涉及石油地球物理勘探去噪技术领域，尤其涉及地震噪声压制方法及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
地震勘探中的噪声信号会对地震信号产生严重的畸变和干扰，在通常情况下需要对噪声进行压制。常用的地震噪声压制方法一般是根据地震信号与噪声在时间域-频率域的特征差异进行时频滤波，或者阈值处理，以达到地震信号与噪声分离的目的。
而对于在同一时刻具有相同频率和相同相位的地震信号与噪声，总信号的时频谱并不等于地震信号的时频谱与噪声的时频谱之和。可见，常规的地震噪声压制方法在处理该问题时具有一定的局限性，难以取得良好的噪声压制效果。
因此，现有的地震噪声压制方法存在噪声压制效果差的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种地震噪声压制方法，用以提高噪声压制效果，该地震噪声压制方法包括：
根据地震记录剖面中噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面；第一地震记录剖面为包括噪音的、滤波后的地震记录剖面，第二地震记录剖面为地震记录剖面中除第一地震记录剖面之外的地震记录剖面；地震记录剖面的反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同；
对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换，确定同步挤压小波变换后的频移时频谱；频移时频谱中每个时刻的能量位于同一高频频率区间；
根据噪声的时间分布范围，将提取到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为未被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域；
根据未被噪声影响的第一能量区域的能量对噪声所在的第二能量区域的反射波能量进行拟合预测，确定拟合预测后的第二能量区域的反射波能量；
利用拟合预测后的第二能量区域的反射波能量替换噪声所在的第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换及频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号；
根据与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号；
根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号。
本发明实施例还提供一种地震噪声压制装置，用以提高噪声压制效果，该地震噪声压制装置包括：
带通滤波模块，用于根据地震记录剖面中噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面；第一地震记录剖面为包括噪音的、滤波后的地震记录剖面，第二地震记录剖面为地震记录剖面中除第一地震记录剖面之外的地震记录剖面；地震记录剖面的反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同；
频移及同步挤压小波变换模块，用于对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换，确定同步挤压小波变换后的频移时频谱；频移时频谱中每个时刻的能量位于同一高频频率区间；
能量划分模块，用于根据噪声的时间分布范围，将提取到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为未被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域；
拟合预测模块，用于根据未被噪声影响的第一能量区域的能量对噪声所在的第二能量区域的反射波能量进行拟合预测，确定拟合预测后的第二能量区域的反射波能量；
同步挤压小波反变换及频移恢复模块，用于利用拟合预测后的第二能量区域的反射波能量替换噪声所在的第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换及频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号；
部分反射波信号确定模块，用于根据与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号；
反射波信号确定模块，用于根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述地震噪声压制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述地震噪声压制方法的计算机程序。
本发明实施例中，对于反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同的情况，利用频移处理将每个地震道的时频谱从低频移至高频，即将同一时刻分散于低频频率间隔内的能量集中至高频频率区间，进而在该高频频率区间内，利用未被噪声影响的能量区域对噪声所在的能量区域进行拟合预测，从而将反射波信号与噪声较好的分离开来，最终得到整个地震记录剖面的反射波信号，取得了较好的信噪分离结果，能够提高噪声压制的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例提供的地震噪声压制方法的实现流程图；
图2为本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤101的实现流程图；
图3为本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤102的实现流程图；
图4为本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤103的实现流程图；
图5为本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤105的实现流程图；
图6为本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤106的实现流程图；
图7为本发明实施例提供的地震噪声压制装置的功能模块图；
图8为本发明实施例提供的地震噪声压制装置中带通滤波模块701的结构框图；
图9为本发明实施例提供的地震噪声压制装置中频移及同步挤压小波变换模块702的结构框图；
图10为本发明实施例提供的地震噪声压制装置中能量划分模块703的结构框图；
图11为本发明实施例提供的地震噪声压制装置中同步挤压小波反变换及频移恢复模块705的结构框图；
图12为本发明实施例提供的地震噪声压制装置中部分反射波信号确定模块706的结构框图；
图13为本发明实施例提供的某一具体地震道的示意图；
图14为本发明实施例提供的某一具体地震道经同步挤压小波变换后得到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的示意图；
图15为本发明实施例提供的某一具体地震道的反射波信号的示意图；
图16为本发明实施例提供的某一具体地震道的反射波信号对应的时频谱的示意图；
图17为本发明实施例提供的具体地震记录剖面的示意图；
图18为本发明实施例提供的具体地震记录剖面的反射波信号的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1示出了本发明实施例提供的地震噪声压制方法的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图1所示，地震噪声压制方法，其包括：
步骤101，根据地震记录剖面中噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面；第一地震记录剖面为包括噪音的、滤波后的地震记录剖面，第二地震记录剖面为地震记录剖面中除第一地震记录剖面之外的地震记录剖面；地震记录剖面的反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同；
步骤102，对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换，确定同步挤压小波变换后的频移时频谱；频移时频谱中每个时刻的能量位于同一高频频率区间；
步骤103，根据噪声的时间分布范围，将提取到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为未被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域；
步骤104，根据第一能量区域的能量对第二能量区域的反射波能量进行拟合预测，确定与第二能量区域对应的反射波能量；
步骤105，利用反射波能量替换第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换及频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号；
步骤106，根据与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号；
步骤107，根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号。
地震记录剖面的反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同，即反射波信号与噪声为同一时刻的同频同相信号。通常地震记录剖面的频谱中，有些频带主要是反射波信号，有些频带主要是噪声，有些频带即有反射波信号又有噪声。
通过地震记录剖面中噪声的频带范围，确定与噪声的频带范围相适应的带通滤波器，利用该与噪声的频带范围相适应的带通滤波器对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面及第二地震记录剖面。其中，第一地震记录剖面为滤波后的地震记录剖面，且第一地震记录剖面包含完整的噪音。而第二地震记录剖面为地震记录剖面中除第一地震记录剖面之外的地震记录剖面，因此，第二地震记录剖面不包含噪音。即通过带通滤波的方式将地震记录剖面划分为包含噪音的第一地震记录剖面及不包含噪音的第二地震记录剖面。
在将地震记录剖面划分为包含噪音的第一地震记录剖面及不包含噪音的第二地震记录剖面后，对于包含噪音的第一地震记录剖面中的每个地震道，将每个地震道的时频谱进行频移处理，使得频移后的时频谱中每个时刻的能量位于同一高频频率区间。
其中，该高频频率区间为预先设定的高频频率区间，本领域技术人员可以理解的是，该高频频率区间可以根据实际情况和具体需求预先设定。例如，将该高频频率区间预先设定为30赫兹至150赫兹的频率区间，本领域技术人员可以理解的是，还可以预先设定该高频频率区间为除上述30赫兹至150赫兹的频率区间之外的其他高频频率区间，本发明实施例对此不作特别的限制。
具体的，在对每个地震道的时频谱进行频移处理时，具体可以通过如下公式进行频移：
X(f)＝S(f+f0)；
其中，X(f)表示每个地震道频移前的时频信号，f表示每个地震道频移前时频信号的频率，f0表示频移量，S(f+f0)表示每个地震道频移后的时频信号。
在对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移后，对每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波变换。其中，同步挤压小波变换是指在连续小波变换的基础上，对小波系数在频率域方向上进行重排，保持其可逆性且可以提高时频分辨率。大致包括三个步骤：(1)对信号进行连续小波变换得到小波系数；(2)根据小波系数计算得出瞬时频率；(3)经由重排法对频率轴进行重组，得到重组后的频率估计值。本发明实施例中，是对每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波变换，得到每个地震道同步挤压小波变换后的频移时频谱。
在确定同步挤压小波变换后的频移时频谱后，提取同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量，进而根据噪声的时间分布范围，将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为两个部分，即没有被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域。
在将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为第一能量区域及第二能量区域后，可以利用未被噪声影响的第一能量区域的能量，对噪声所在的第二能量区域的反射波能量进行拟合预测。经过拟合后，可以确定与第二能量区域对应的反射波能量，此时即将噪声所在的第二能量区域中的反射波能量与噪声分离开来。
具体的，拟合的方法可以包括线性拟合、多项式拟合等拟合方法，本领域技术人员可以理解的是，拟合方法还可以包括除上述线性拟合、多项式拟合之外的其他拟合方法，本发明实施例对此不作特别的限制。
鉴于在得到反射波能量之前，进行了频移及同步挤压小波变换处理，此处为了恢复原始有效信号，需要首先利用反射波能量对第二能量区域的能量进行替换，将能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行与之前相反的处理，即将能量替换后的每个地震道的频移时频谱先进行同步挤压小波反变换，在对同步挤压小波反变换后的频移时频谱进行频移恢复，进而得到与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号。具体的，在对同步挤压小波反变换后的频移时频谱进行频移恢复时，此时的频移量与频移时的频移量大小相等，方向相反，即此时频移恢复时的频移量为-f0。此时，已将第一地震记录剖面中每个地震道有效的反射波信号与噪声分离开来。
在确定与第一地震记录剖面中一个地震道对应的反射波信号，对第一地震记录剖面中其它每个地震道进行上述处理，分别得到第一地震记录剖面中所有地震道对应的反射波信号，进而根据第一地震记录剖面中所有地震道对应的反射波信号，得到与第一地震记录剖面对应的反射波信号。
此时得到的反射波信号，是与包含了噪音的第一地震记录剖面对应的反射波信号，该部分反射波信号并不是地震记录剖面完整的反射波信号。鉴于之前得到的第二地震记录剖面为完全不包含噪音的地震记录剖面，因此，可以认为第二地震记录剖面为地震记录剖面中有效的、另一部分反射波信号。此时，即可根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号。此时得到的反射波信号才是地震记录剖面完整的、有效的反射波信号。
在本发明实施例中，对于反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同的情况，利用频移处理将每个地震道的时频谱从低频移至高频，即将同一时刻分散于低频频率间隔内的能量集中至高频频率区间，进而在该高频频率区间内，利用未被噪声影响的能量区域对噪声所在的能量区域进行拟合预测，从而将反射波信号与噪声较好的分离开来，最终得到整个地震记录剖面的反射波信号，取得了较好的信噪分离结果，能够提高噪声压制的效果。
图2示出了本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤101的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，如图2所示，步骤101中，根据地震记录剖面中噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面，包括：
步骤201，根据地震记录剖面的频谱确定地震记录剖面中噪声的频带范围；
步骤202，根据噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面。
在利用噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波时，首先可以对地震记录剖面的频谱进行分析，根据地震记录剖面频谱的分析结果，确定地震记录剖面中噪声的频带范围。进而根据地震记录剖面中噪声的频带范围，确定地震记录剖面的带通滤波器，最后利用地震记录剖面的带通滤波器对地震记录剖面进行带通滤波，从而将地震记录剖面划分为包含噪声的第一地震记录剖面和不包含噪声的第二地震记录剖面。
在本发明实施例中，根据地震记录剖面的频谱确定地震记录剖面中噪声的频带范围，进而根据噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面，可以进一步提高噪声压制效果。
图3示出了本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤102的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，如图3所示，步骤102，对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换，确定同步挤压小波变换后的频移时频谱，包括：
步骤301，对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移，确定每个地震道的频移时频谱；
步骤302，对每个地震道的频移时频谱进行连续小波变换，确定连续小波变换后的时频谱；
步骤303，对连续小波变换后的时频谱进行同步挤压，确定同步挤压小波变换后的时频谱。
在对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换等处理时，首先对每个地震道的时频谱进行频移处理，确定每个地震道的频移时频谱。此时，频移后的频移时频谱中每个时刻的能量位于同一高频频率区间。
在得到每个地震道的频移时频谱后，对每个地震道的频移时频谱进行连续小波变换处理，得到连续小波变换后的时频谱。具体的，可以通过下述公式确定连续小波变换后的时频谱：
Figure GDA0002451746400000081
其中，WX(a,b)表示连续小波变换后的时频谱的小波系数，a表示尺度因子，用于衡量与频率相关的伸缩，b表示平移时间因子，S1()表示每个地震道的频移时频谱，Φ*表示连续小波的母函数，∈表示时间，j表示虚数单位。
进而根据上述计算得到连续小波变换后的时频谱的瞬时频率：
Figure GDA0002451746400000082
其中，ω(a,b)表示连续小波变换后的时频谱的瞬时频率，i表示虚数单位，
Figure GDA0002451746400000084
表示对b的偏导数。
然后以瞬时频率ω(a,b)为中心，对连续小波变换后得到的时频谱进行同步挤压，得到同步挤压小波变换后的时频谱：
Figure GDA0002451746400000083
其中，T(ω0,b)表示同步挤压小波变换后的时频谱，ω0表示挤压中心频率，al表示挤压尺度范围，Δω表示挤压频率区间，ai表示尺度索引，Δa表示尺度间隔，i表示虚数单位。
在本发明实施例中，首先对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移，确定每个地震道的频移时频谱，其次对每个地震道的频移时频谱进行连续小波变换，确定连续小波变换后的时频谱，最后对连续小波变换后的时频谱进行同步挤压，确定同步挤压小波变换后的时频谱，可以进一步提高噪声压制的效果。
图4示出了本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤103的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，如图4所示，步骤103，根据噪声的时间分布范围，将提取到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为未被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域，包括：
步骤401，提取同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量；
步骤402，根据地震记录剖面及提取的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量，确定噪声的时间分布范围；
步骤403，根据噪声的时间分布范围，将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为第一能量区域及第二能量区域。
在将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量进行划分时，首先对同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量进行提取，然后将提取的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量与地震记录剖面进行对比，从而确定地震记录剖面中噪声的时间分布范围。进而根据噪声的时间分布范围，将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为被噪声影响的第一能量区域及未被噪声影响的第二能量区域。
在本发明实施例中，提取同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量，根据地震记录剖面及提取的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量，确定噪声的时间分布范围，进而根据噪声的时间分布范围，将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为第一能量区域及第二能量区域，可以进一步提高噪声压制的效果。
图5示出了本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤105的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，如图5所示，步骤105，利用反射波能量替换第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换及频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，包括：
步骤501，利用反射波能量替换第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换，确定同步挤压小波反变换后的频移时频谱；
步骤502，对同步挤压小波反变换后的频移时频谱进行频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号。
在能量集中的高频频率间隔内，将拟合预测得到的反射波能量对第二能量区域的能量进行替换，其他能量(第一能量区域的能量)的分布不变。对替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换，进而确定同步挤压小波反变换后的频移时频谱，得到时间域信号。此时的时间域信号为频移后的高频信号。其中，同步挤压小波反变换为与同步挤压小波变换相反的处理过程，此处不再详细赘述。
在确定同步挤压小波反变换后的频移时频谱后，通过频移恢复将同步挤压小波反变换后的频移时频谱(高频信号)恢复至原始的地震记录剖面的频率范围内，据此得到与第一地震记录剖面中每个地震道(该频率范围内)对应的反射波信号。
在本发明实施例中，利用反射波能量替换第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换，确定同步挤压小波反变换后的频移时频谱，对同步挤压小波反变换后的频移时频谱进行频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，可以进一步提高噪声压制的效果。
图6示出了本发明实施例提供的地震噪声压制方法中步骤106的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，如图6所示，步骤106，根据与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号，包括：
步骤601，将第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号相加，得到与第一地震记录剖面对应的反射波信号。
对第一地震记录剖面中每个地震道进行上述处理，得到第一地震记录剖面中所有地震道对应的反射波信号，进而将第一地震记录剖面中所有地震道对应的反射波信号相加，即可得到与第一地震记录剖面对应的反射波信号。
在本发明实施例中，与第一地震记录剖面对应的反射波信号，并不是地震记录剖面完整的反射波信号。鉴于之前得到的第二地震记录剖面为完全不包含噪音的地震记录剖面，因此，可以认为第二地震记录剖面为地震记录剖面中有效的、另一部分反射波信号。此时，即可将与第一地震记录剖面对应的反射波信号与第二地震记录剖面相加，即可得到地震记录剖面的反射波信号。此时得到的反射波信号是地震记录剖面完整的、有效的反射波信号。
在本发明实施例中，将与第一地震记录剖面对应的反射波信号与第二地震记录剖面相加，得到地震记录剖面的反射波信号，可以进一步提高噪声压制的效果。
在本发明的一实施例中，步骤107，根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号，包括：
将与第一地震记录剖面对应的反射波信号与第二地震记录剖面相加，得到地震记录剖面的反射波信号。
鉴于与第一地震记录剖面对应的反射波信号不是地震记录剖面完整的反射波信号，第二地震记录剖面为地震记录剖面中有效的、另一部分反射波信号。此时，在得到与第一地震记录剖面对应的反射波信号后，将与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面相加，即可得到地震记录剖面的反射波信号。此时得到的反射波信号是地震记录剖面完整的、有效的反射波信号。
在本发明实施例中，将与第一地震记录剖面对应的反射波信号与第二地震记录剖面相加，得到地震记录剖面的反射波信号，可以进一步提高噪声压制效果。
本发明实施例中还提供了一种地震噪声压制装置，如下面的实施例所述。由于这些装置解决问题的原理与地震噪声压制方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图7示出了本发明实施例提供的地震噪声压制装置的功能模块，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
参考图7，所述地震噪声压制装置所包含的各个模块用于执行图1对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图1以及图1对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述地震噪声压制装置包括带通滤波模块701、频移及同步挤压小波变换模块702、能量划分模块703、拟合预测模块704、同步挤压小波反变换及频移恢复模块705、部分反射波信号确定模块706及反射波信号确定模块707。
带通滤波模块701，用于根据地震记录剖面中噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面；第一地震记录剖面为包括噪音的、滤波后的地震记录剖面，第二地震记录剖面为地震记录剖面中除第一地震记录剖面之外的地震记录剖面；地震记录剖面的反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同。
频移及同步挤压小波变换模块702，用于对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换，确定同步挤压小波变换后的频移时频谱；频移时频谱中每个时刻的能量位于同一高频频率区间。
能量划分模块703，用于根据噪声的时间分布范围，将提取到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为未被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域。
拟合预测模块704，用于根据第一能量区域的能量对第二能量区域的反射波能量进行拟合预测，确定与第二能量区域对应的反射波能量。
同步挤压小波反变换及频移恢复模块705，用于利用反射波能量替换第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换及频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号。
部分反射波信号确定模块706，用于根据与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号；
反射波信号确定模块707，用于根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号。
在本发明实施例中，对于反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同的情况，频移及同步挤压小波变换模块702利用频移处理将每个地震道的时频谱从低频移至高频，即将同一时刻分散于低频频率间隔内的能量集中至高频频率区间，进而在该高频频率区间内，拟合预测模块704利用未被噪声影响的能量区域对噪声所在的能量区域进行拟合预测，从而将反射波信号与噪声较好的分离开来，最终反射波信号确定模块707得到整个地震记录剖面的反射波信号，取得了较好的信噪分离结果，能够提高噪声压制的效果。
图8示出了本发明实施例提供的地震噪声压制装置中带通滤波模块701的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，参考图8，所述带通滤波模块701所包含的各个单元用于执行图2对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图2以及图2对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述带通滤波模块701包括噪声频带范围确定单元801及带通滤波单元802，
噪声频带范围确定单元801，用于根据地震记录剖面的频谱确定地震记录剖面中噪声的频带范围。
带通滤波单元802，用于根据噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面。
在本发明实施例中，噪声频带范围确定单元801根据地震记录剖面的频谱确定地震记录剖面中噪声的频带范围，进而带通滤波单元802根据噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面，可以进一步提高噪声压制效果。
图9示出了本发明实施例提供的地震噪声压制装置中频移及同步挤压小波变换模块702的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，参考图9，所述频移及同步挤压小波变换模块702所包含的各个单元用于执行图3对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图3以及图3对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述频移及同步挤压小波变换模块702包括频移单元901、连续小波变换单元902及同步挤压单元903。
频移单元901，用于对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移，确定每个地震道的频移时频谱。
连续小波变换单元902，用于对每个地震道的频移时频谱进行连续小波变换，确定连续小波变换后的时频谱。
同步挤压单元903，用于对连续小波变换后的时频谱进行同步挤压，确定同步挤压小波变换后的时频谱。
在本发明实施例中，频移单元901对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移，确定每个地震道的频移时频谱，连续小波变换单元902对每个地震道的频移时频谱进行连续小波变换，确定连续小波变换后的时频谱，同步挤压单元903对连续小波变换后的时频谱进行同步挤压，确定同步挤压小波变换后的时频谱，可以进一步提高噪声压制的效果。
图10示出了本发明实施例提供的地震噪声压制装置中能量划分模块703的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，参考图10，所述能量划分模块703所包含的各个单元用于执行图4对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图4以及图4对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述能量划分模块703包括能量提取单元1001、噪声时间分布范围确定单元1002及能量划分单元1003。
能量提取单元1001，用于提取同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量。
噪声时间分布范围确定单元1002，用于根据地震记录剖面及提取的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量，确定噪声的时间分布范围。
能量划分单元1003，用于根据噪声的时间分布范围，将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为第一能量区域及第二能量区域。
在本发明实施例中，能量提取单元1001提取同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量，噪声时间分布范围确定单元1002根据地震记录剖面及提取的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量，确定噪声的时间分布范围，进而能量划分单元1003根据噪声的时间分布范围，将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为第一能量区域及第二能量区域，可以进一步提高噪声压制的效果。
图11示出了本发明实施例提供的地震噪声压制装置中同步挤压小波反变换及频移恢复模块705的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，参考图11，所述同步挤压小波反变换及频移恢复模块705所包含的各个单元用于执行图5对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图5以及图5对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述同步挤压小波反变换及频移恢复模块705包括同步挤压小波反变换单元1101及频移恢复单元1102。
同步挤压小波反变换单元1101，用于利用反射波能量替换第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换，确定同步挤压小波反变换后的频移时频谱。
频移恢复单元1102，用于对同步挤压小波反变换后的频移时频谱进行频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号。
在本发明实施例中，同步挤压小波反变换单元1101利用反射波能量替换第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换，确定同步挤压小波反变换后的频移时频谱，频移恢复单元1102对同步挤压小波反变换后的频移时频谱进行频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，可以进一步提高噪声压制的效果。
图12示出了本发明实施例提供的地震噪声压制装置中部分反射波信号确定模块706的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在本发明的一实施例中，参考图12，所述部分反射波信号确定模块706所包含的各个单元用于执行图6对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图6以及图6对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述部分反射波信号确定模块706包括部分反射波信号确定单元1201。
部分反射波信号确定单元1201，用于将第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号相加，得到与第一地震记录剖面对应的反射波信号。
在本发明实施例中，部分反射波信号确定单元1201将第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号相加，得到与第一地震记录剖面对应的反射波信号，可以进一步提高噪声压制的效果。
在本发明的一实施例中，反射波信号确定模块包括：
反射波信号确定单元，用于将与第一地震记录剖面对应的反射波信号与第二地震记录剖面相加，得到地震记录剖面的反射波信号。
在本发明实施例中，反射波信号确定单元将与第一地震记录剖面对应的反射波信号与第二地震记录剖面相加，得到地震记录剖面的反射波信号，可以进一步提高噪声压制的效果。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述地震噪声压制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述地震噪声压制方法的计算机程序。
图13示出了本发明实施例提供的某一具体地震道的示意，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图13所示，该具体地震道为包含面波(噪声)的地震道，横坐标为共炮点道集中的地震道编号，单位为米；纵坐标为时间，单位为秒(s)。
图14示出了本发明实施例提供的某一具体地震道经同步挤压小波变换后得到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的示意，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图14所示，为该具体地震道对应的同步挤压小波变换后的频移时频谱。将图14余图13对比可以得知，面波(噪声)主要发生在1.4秒至3.2秒的时间范围内，据此可以确定噪声的时间分布范围大致为1.4秒至3.2秒。并且经过分析该时频谱可以看出，面波呈现出低频强振幅的特点。
图15示出了本发明实施例提供的某一具体地震道的反射波信号的示意，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图15所示，图中所示为该具体地震道的反射波信号，即有效反射波信号与面波(噪声)分离后的结果。
图16示出了本发明实施例提供的某一具体地震道的反射波信号对应的时频谱的示意，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图16所示，图中所示为该具体地震道分离出的反射波信号的时频谱，通过对比图16及图15可以得知，面波的能量被压制了，而与面波处于同一时刻同频带内反射波能量被保留，对于包含面波的该具体地震道，取得了良好的噪声压制效果。
图17示出了本发明实施例提供的具体地震记录剖面的示意，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图17所示，该具体地震记录剖面为包含面波(噪声)的地震记录剖面。从图17中可以看出，面波呈现出扫帚状，即强振幅低频率的特性。
图18示出了本发明实施例提供的具体地震记录剖面的反射波信号的示意，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图18所示，图中所示为包含面波(噪声)的具体地震记录剖面经处理后，即有效反射波信号与面波分离后，得到的该具体地震记录剖面的反射波信号。通过对比图18及图17可以看出，反射波信号与面波已经有效分离，同相轴的连续性得到了增强，有效的将同一时刻同频同相的反射波信号及噪声进行分离，取得了良好的噪声压制效果。
综上所述，本发明实施例中，对于反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同的情况，利用频移处理将每个地震道的时频谱从低频移至高频，即将同一时刻分散于低频频率间隔内的能量集中至高频频率区间，进而在该高频频率区间内，利用未被噪声影响的能量区域对噪声所在的能量区域进行拟合预测，从而将反射波信号与噪声较好的分离开来，最终得到整个地震记录剖面的反射波信号，取得了较好的信噪分离结果，能够提高噪声压制的效果。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地震噪声压制方法，其特征在于，包括：
根据地震记录剖面中噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面；第一地震记录剖面为包括噪音的、滤波后的地震记录剖面，第二地震记录剖面为地震记录剖面中除第一地震记录剖面之外的地震记录剖面；地震记录剖面的反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同；
对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换，确定同步挤压小波变换后的频移时频谱；频移时频谱中每个时刻的能量位于同一高频频率区间；
根据噪声的时间分布范围，将提取到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为未被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域；
根据未被噪声影响的第一能量区域的能量对噪声所在的第二能量区域的反射波能量进行拟合预测，确定拟合预测后的第二能量区域的反射波能量；
利用拟合预测后的第二能量区域的反射波能量替换噪声所在的第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换及频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号；
根据与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号；
根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号。
2.如权利要求1所述的地震噪声压制方法，其特征在于，根据地震记录剖面中噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面，包括：
根据地震记录剖面的频谱确定地震记录剖面中噪声的频带范围；
根据噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面。
3.如权利要求1所述的地震噪声压制方法，其特征在于，对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换，确定同步挤压小波变换后的频移时频谱，包括：
对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移，确定每个地震道的频移时频谱；
对每个地震道的频移时频谱进行连续小波变换，确定连续小波变换后的时频谱；
对连续小波变换后的时频谱进行同步挤压，确定同步挤压小波变换后的时频谱。
4.如权利要求1所述的地震噪声压制方法，其特征在于，根据噪声的时间分布范围，将提取到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为未被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域，包括：
提取同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量；
根据地震记录剖面及提取的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量，确定噪声的时间分布范围；
根据噪声的时间分布范围，将同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为第一能量区域及第二能量区域。
5.如权利要求1所述的地震噪声压制方法，其特征在于，利用拟合预测后的第二能量区域的反射波能量替换噪声所在的第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换及频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，包括：
利用拟合预测后的第二能量区域的反射波能量替换噪声所在的第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换，确定同步挤压小波反变换后的频移时频谱；
对同步挤压小波反变换后的频移时频谱进行频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号。
6.如权利要求1所述的地震噪声压制方法，其特征在于，根据与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号，包括：
将第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号相加，得到与第一地震记录剖面对应的反射波信号。
7.如权利要求1所述的地震噪声压制方法，其特征在于，根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号，包括：
将与第一地震记录剖面对应的反射波信号与第二地震记录剖面相加，得到地震记录剖面的反射波信号。
8.一种地震噪声压制装置，其特征在于，包括：
带通滤波模块，用于根据地震记录剖面中噪声的频带范围对地震记录剖面进行带通滤波，确定第一地震记录剖面和第二地震记录剖面；第一地震记录剖面为包括噪音的、滤波后的地震记录剖面，第二地震记录剖面为地震记录剖面中除第一地震记录剖面之外的地震记录剖面；地震记录剖面的反射波信号与噪声在同一时刻的频率及相位均相同；
频移及同步挤压小波变换模块，用于对第一地震记录剖面中每个地震道的时频谱进行频移及同步挤压小波变换，确定同步挤压小波变换后的频移时频谱；频移时频谱中每个时刻的能量位于同一高频频率区间；
能量划分模块，用于根据噪声的时间分布范围，将提取到的同步挤压小波变换后的频移时频谱的能量划分为未被噪声影响的第一能量区域及噪声所在的第二能量区域；
拟合预测模块，用于根据未被噪声影响的第一能量区域的能量对噪声所在的第二能量区域的反射波能量进行拟合预测，确定拟合预测后的第二能量区域的反射波能量；
同步挤压小波反变换及频移恢复模块，用于利用拟合预测后的第二能量区域的反射波能量替换噪声所在的第二能量区域的能量，对能量替换后的每个地震道的频移时频谱进行同步挤压小波反变换及频移恢复，确定与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号；
部分反射波信号确定模块，用于根据与第一地震记录剖面中每个地震道对应的反射波信号，确定与第一地震记录剖面对应的反射波信号；
反射波信号确定模块，用于根据与第一地震记录剖面对应的反射波信号及第二地震记录剖面，确定地震记录剖面的反射波信号。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至7任一所述方法的计算机程序。
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