CN112444877A - 一种基于标准道的互相关信噪比的估算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于标准道的互相关信噪比估算方法，包括获取标准道；根据所述标准道，计算标准道与待处理数据的互相关；根据所述标准道与待处理数据的互相关系数，进行信噪比转换。本发明的基于标准道的互相关信噪比的估算方法，较好的解决了信号估计不准和噪音分离难的问题。

Description

一种基于标准道的互相关信噪比的估算方法
技术领域
本发明涉及数值与信号处理领域，尤其涉及一种基于标准道的互相关信噪比的估算方法。
背景技术
地震勘探的实质是信号与噪音问题，即信噪比问题。在地震勘探中，从地震激发、组合接收到去噪、静校正、精细速度分析以及水平叠加、偏移成像等等，都围绕如何提高待处理数据信噪比问题。
地震信噪比的定义是严格，它是指记录中信号与噪音的比值。而在实际生产科研中，人们很难严格分离信号和噪音，因此，对信噪比的计算实质是一种估计。
目前信噪比主要是在指定时间内，用信号与噪声振幅的比值来衡量信号的强弱的方法，现有技术中，地震信噪比的计算方法很多，主要有能量叠加法、频谱估算法、互相关法、功率谱法以及特征值法等。前人(张军华等)用理论模型对上述不同方法进行测试，尽管估算的结果有一定差异，但信噪比的变化趋势一致。产生这种现象的原因是目前没有方法严格的分离信号和噪音。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于标准道的互相关信噪比的估算方法。该信噪比估算方法快捷、实用、准确，能够满足理论研究和生产科研需要。
本发明的基于标准道的互相关信噪比估算方法，包括如下步骤：
步骤1，获取标准道；
步骤2，根据所述标准道，计算标准道与待处理数据的互相关；
步骤3，根据所述标准道与待处理数据的互相关系数，进行信噪比转换。
进一步地，在所述步骤3中，信噪比转换的计算公式为，
Figure BDA0002185364830000011
其中，
Figure BDA0002185364830000021
信噪比；γ，互相关系数；K，经验系数。
进一步地，在所述步骤2中，标准道与待处理数据的互相关计算包括，在时间域，通过计算波形的互相关估算信噪比。
进一步地，在所述步骤2中，所述标准道与待处理数据的互相关计算还包括，在频率域，通过计算频谱的互相关估算信噪比。
进一步地，在时间域进行互相关信噪比估算时，对于不同偏移距的地震道，采用相应偏移距合成地震记录。
进一步地，所述步骤1具体为，对处理数据进行分析，获取合理的标转道，所述标准道要求无噪音无噪音或噪音无限小。
进一步地，在所述步骤2中，无论是时间域还是频率域估算相关信噪比，均与时间域的采样间隔相关，较小的采样间隔能够获得更为准确的相关信噪比估算。
进一步地，在所述步骤3中，经验系数K通过研究区域或对象的理论模型记录以及噪声模型获得。
与现有技术相比，本发明的基于标准道的互相关信噪比的估算方法，较好的解决了信号估计不准和噪音分离难的问题。同时，为解决与理论上信噪比的定义和习惯的用法统一问题，提出了由相关信噪比转化为能量信噪比的公式和方法。本发明的信噪比的估算方法，理论严谨，方法简单，结果可靠，提高了信噪比估算的准确性。
上述技术特征可以各种技术上可行的方式组合以产生新的实施方案，只要能够实现本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本发明的基于标准道的互相关信噪比的估算方法流程图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。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。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
如图1所示，本发明的基于标准道的互相关信噪比估算方法，包括如下步骤：
步骤1，对地震数据进行分析，获取合理标准道；
本发明的基于标准道的互相关信噪比估算方法，关键在于选择标准道。理论上，要求标准道无噪音。
标准道通常采用合成记录，理论上，噪音能量趋于零。待处理数据信噪比越高，与标准道互相关系数越大，当噪音能量趋于零，理论信噪无穷大，相关信噪比为1，反之为零。
在地震勘探中，可采用地震声波测井的合成记录，在没有声波测井的地区，可以采用信噪比高、构造简单、反射稳定的地震剖面道作为标准道替代。在其它领域的应用，针对研究对象的差别，对于标准道的选择可以采用不同的方法，但其基本原则是理论样本的噪音无限小，以保证互相关估算信噪比的准确性。
步骤2，根据所述标准道，计算标准道与待处理数据的互相关；
需要指出的是，这里的互相关计算是常规的互相关计算。常规的互相关计算可采用现有技术中的计算方法实现，本发明在此不再赘述。
本发明的基于标准道的互相关信噪比估算方法适用于时间域和频率域。
以地震记录信噪比估算为例，在时间域，通过计算波形的互相关估算信噪比；在频率域，通过计算频谱的互相关估算信噪比。
另外，需要指出的是，在时间域进行互相关信噪比估算时，对于不同偏移距的地震道，应采用相应偏移距合成地震记录。
无论是在时间域还是在频率域估算相关信噪比，都与时间域的采样间隔相关，较小的采样间隔能获得更为准确的相关信噪比估算。
步骤3，根据所述标准道与待处理数据的互相关系数，进行信噪比转换。
具体地，根据公式
Figure BDA0002185364830000031
对所述互相关系数进行信噪比转换，
其中，
Figure BDA0002185364830000032
信噪比；γ，互相关系数；K，经验系数，一般取3-4。
其中，经验系数K可以通过研究区域或对象的理论模型记录以及噪声模型获得，一般情况下，经验系数K主要通过以下方法确定，
首先根据工区速度模型，得到标准合成记录，再对合成记录增加不同能量噪音，那么对于这个合成地震记录道，就有一个确定的信噪比值；
之后利用无噪的标准道和加噪音的地震道，进行相关，求取相关值，通过相关值和此时的信噪比值，确定K值；
最后，利用K值和不同地震道的相关值通过转换公式得到不同道的信噪比值。
利用其它方法进行信噪估算时，也可以通过上述转换公式计算K。
根据本发明所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，对某个模型记录进行了测试。测试结果如表1和表2所示。其中，表1为时间域估算结果，表2为频率域估算结果。
表1模型时间域互相关信噪比估算结果
理论信噪比 互相关系数(γ) 1-γ<sup>2</sup> 信噪比转化
∞ 1 0 ∞
8 0.999 0.001999 7.45
6 0.998 0.003996 5.26
4 0.997 0.005991 4.3
2 0.99 0.0199 2.35
1.7 0.986 0.027804 1.98
1.5 0.983 0.033711 1.79
1.2 0.972 0.055216 1.39
1 0.96 0.0784 1.16
0.8 0.916 0.160944 0.79
0.5 0.831 0.309439 0.54
0.3 0.62 0.6156 0.33
0.1 0.128 0.983616 0.12
表2模型频率域互相关信噪比估算结果
Figure BDA0002185364830000041
Figure BDA0002185364830000051
从估算结果分析，利用本发明的基于标准道的互相关信噪比估算方法估算的信噪比与理论信噪比基本一致。
通过上述实施例可证明，本发明的信噪比估算方法，能够较好的解决信号估计不准和噪音分离难的问题。并且本信噪比估算方法简单、快捷、实用、准确，能够满足理论研究和生产科研需要。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，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，在不脱离本发明所揭露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 (10)

1.一种基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取标准道；
步骤2，根据所述标准道，计算标准道与待处理数据的互相关；
步骤3，根据所述标准道与待处理数据的互相关系数，进行信噪比转换。
2.根据权利要求1所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，在所述步骤3中，信噪比转换的计算公式为，
Figure FDA0002185364820000011
其中，
Figure FDA0002185364820000012
信噪比；γ，互相关系数；K，经验系数。
3.根据权利要求2所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，在所述步骤2中，标准道与待处理数据的互相关计算包括，在时间域，通过计算波形的互相关估算信噪比。
4.根据权利要求3所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述标准道与待处理数据的互相关计算还包括，在频率域，通过计算频谱的互相关估算信噪比。
5.根据权利要求3所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，在时间域进行互相关信噪比估算时，对于不同偏移距的地震道，采用相应偏移距合成地震记录。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，所述步骤1具体为，对待处理数据进行分析，获取合理的标转道，获取的所述标准道要求无噪音或噪音无限小。
7.根据权利要求3所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，在所述步骤2中，在时间域进行互相关信噪比估算，与时间域的采样间隔相关。
8.根据权利要求3或4所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，在所述步骤2中，在频率域进行互相关信噪比估算，与时间域的采样间隔相关。
9.根据权利要求2所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，在所述步骤3中，经验系数K通过研究区域或对象的理论模型记录以及噪声模型获得。
10.根据权利要求2所述的基于标准道的互相关信噪比估算方法，其特征在于，在地震勘探领域，采用声波合成记录或地震剖面道作为标准道。
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