CN117950019A - 地震数据同相轴斜率求取方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

地震数据同相轴斜率求取方法、装置、电子设备及介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种地震数据同相轴斜率求取方法、装置、电子设备及介质。其中斜率求取方法包括：步骤1：将时空域的原始地震数据转化为频率域的地震数据；步骤2：基于所述地震数据进行离散曲波变换，得到主曲波变换系数，所述主曲波变换系数为沿同相轴方向的最大的曲波变换系数；步骤3：对所述主曲波变换系数进行反曲波变换，得到带有方向性信息的曲波；步骤4：根据所述带有方向同性信息的曲波提取同相轴斜率。本发明利用曲波变换的方向特性，将地震资料的同相轴稀疏表达成不同方向不同频率的部分，然后分别对曲波变换稀疏表达的部分进行同相轴斜率的计算求取，从而得到较为精确的斜率。

Description

地震数据同相轴斜率求取方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及地震数据处理技术领域，更具体地，涉及一种地震数据同相轴斜率求取方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
共炮集记录同相轴斜率的提取是地震资料去噪处理过程中的一个重要环节，它的值能够反映有效信号(双曲线同相轴)和线性噪音(面波)的位置信息，在压制噪声和提升信号上具有不同的意义，所以其求取的目的是为地震资料去噪处理及下一步速度分析以及偏移成像等提供支持和帮助，并改善最终的结果。
对于地震资料共炮集记录中的同相轴斜率的精确提取，有利于获得更好的信号信息和噪声信息的视速度信息，为接下来的去噪提供好的前提条件，但是现有的斜率提取技术因为资料的含噪原因而不能得到精度较高的斜率值。
因此，如何提高斜率求取的精度，是目前需要解决的问题。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种地震数据同相轴斜率求取方法、装置、电子设备及介质，能够较为精确的求取同相轴的局部斜率。
第一方面，本公开实施例提供了一种地震数据同相轴斜率求取方法，包括：步骤1：将时空域的原始地震数据转化为频率域的地震数据；
步骤2：基于所述地震数据进行离散曲波变换，得到主曲波变换系数，所述主曲波变换系数为沿同相轴方向的最大的曲波变换系数；
步骤3：对所述主曲波变换系数进行反曲波变换，得到带有方向性信息的曲波；
步骤4：根据所述带有方向同性信息的曲波提取同相轴斜率。
可选方案中，所述步骤2中，得到主曲波变换系数的方法包括：
对所述地震数据进行多尺度和角度分割，得到频率域对应的楔形空间；
对所述楔形空间内的数据进行不等空间的反傅里叶变换得到多个曲波变换系数，从得到的多个曲波变换系数中筛选出主曲波变换系数。
可选方案中，所述多尺度和角度分割按照等间距的斜率进行。
可选方案中，基于所述地震数据进行离散曲波变换包括：
通过以下函数实现多尺度和角度分割，得到频率域对应的楔形空间，
ψj(ω1)＝ψj(2-jω1)
其中，ω代表的是维度，j代表尺度，1代表角度，φ(ω1/2)2代表一维低通窗口的内积，φ(ω1)2代表的是一维低通窗口的内积，ψ(ω1)代表一维带通函数，ψj(ω1)为径向窗；对于每一个维度ω＝(ω1，ω2)，ω1＞0，有
代表角度窗，/>θl∈[-π/4，π/4]’2[j/2]ω2/ω1为角度窗内维度，l代表角度。
可选方案中，所述楔形空间的定义公式如下：
针对每一个具体角度的θl∈[-π/4，π/4]，楔形空间公式为：
为楔形空间，/>和/>代表某一角度θ的楔形空间。
可选方案中，在频率域的直角坐标系内，以f[t1，t2](0≤t1，t2＜n)为输入，根据以下公式计算曲波变换系数，
其中，cD(j，l，k)为曲波变换系数，t1和t2为上下限，j，l，k分别为尺度，角度和位置。
可选方案中，从得到的多个曲波变换系数中筛选出主曲波变换系数的方法包括：
当同相轴与曲波的方向不相同或同相轴与曲波无交集的情况下，曲波变换系数较小；当曲波方向和同相轴的方向相同且具有最大交集时，曲波变换系数较大，选取沿同相轴方向的最大的曲波变换系数作为所述主曲波变换系数。
第二方面，本公开实施例还提供了一种地震数据同相轴斜率求取装置，包括：地震数据模块，用于将时空域的原始地震数据转化为频率域的地震数据；
曲波变换模块，用于基于所述地震数据进行离散曲波变换，得到主曲波变换系数，所述主曲波变换系数为沿同相轴方向的最大的曲波变换系数；
反曲波变换模块，用于对所述主曲波变换系数进行反曲波变换，得到带有方向性信息的曲波；
斜率求取模块，用于根据所述带有方向同性信息的曲波提取同相轴斜率。
第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的地震数据同相轴斜率求取方法。
第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的地震数据同相轴斜率求取方法。
其有益效果在于：
本发明利用曲波变换的方向特性，将地震资料的同相轴稀疏表达成不同方向不同频率的部分，然后分别对曲波变换稀疏表达的部分进行同相轴斜率的计算求取，从而得到较为精确的斜率。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明一实施例的地震数据同相轴斜率求取方法的步骤流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的离散Curvelet尺度角度分割示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的曲波变换系数的示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的频率域斜率与时空域曲波正交的示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的利用主曲波变换系数求取斜率的示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
众所周知，τ-p变换(又称倾斜叠加)是离散化的Radon变换。其思想是将(t，x)域的共炮集记录沿固定斜率p和截距τ的直线(沿某一射线路径)叠加求和，应用p和τ来描述波的轨迹。τ-p正变换的数学表达是：
Ψ(p，τ)＝∑Φ(x，τ+px)Δx
其中代表通常t-x域的地震记录，代表在τ-p域中的共炮集记录。其实现过程实际上是倾斜叠加的过程。对于连续排列，信号和其τ-p变换的关系式为：
τ-p反变换的思想与正变换有着异曲同工的地方。它是在τ-p域中取斜线，它的倾角为将经过斜线上的数值相加，送到t-x区域相应的位置上。τ-p反变换的数学表达为：
对于连续排列，信号和其τ-p反变换的关系式为：
关于τ参数，从物理的角度可解释为垂直波慢度，从集合的角度可解释为倾斜叠加过程中斜线在t轴上的截距。关于p参数为地震波慢速的水平分量也就是水平方向上视速度的倒数与波的入射角有关；射线参数，即Snell定律的常数是在地表的初始入射角的一种特殊的表达方式或反射波同相轴的斜率/>即：
式中：θ为波旅行射线入射角，v为介质速度有关。
因此在以往的斜率求取的方法是普遍采用τ-p变换，在先给定一个初始速度的情况下，在一定的时窗内进行扫描，在此视窗内计算相关系数最大的那个是为此点的斜率值，但这种方法计算速度较慢而且遇到噪音存在时精度很容易会受到影响。
为了解决上述问题，本发明提出了一种地震数据同相轴斜率求取方法。下面通过一个具体的实施例描述本方法。
实施例1
图1示出了根据本发明的一个实施例的地震数据同相轴斜率求取方法的步骤的流程图，该方法包括：。
步骤1：将时空域的原始地震数据转化为频率域的地震数据；
步骤2：基于所述地震数据进行离散曲波变换，得到主曲波变换系数，所述主曲波变换系数为沿同相轴方向的最大的曲波变换系数；
步骤3：对所述主曲波变换系数进行反曲波变换，得到带有方向性信息的曲波；
步骤4：根据所述带有方向同性信息的曲波提取同相轴斜率。
具体地，步骤1包括：基于原始地震资料在时空域建立直角坐标系，通过傅立叶变换，使其转换到频率域，得到所述地震数据。
所述步骤2中，离散曲波变换包括：对所述频率域的地震数据进行多尺度和角度分割，得到其对应的楔形空间；对所述楔形空间内的数据进行不等空间的反傅里叶变换得到多个曲波变换系数；以及从得到的多个曲波变换系数中筛选出主曲波变换系数。其中，所述多尺度和角度分割按照等间距的斜率进行。
其中，基于获得的地震数据进行离散曲波变换具体包括：
1)对频率域的地震数据进行多尺度和角度分割，得到其对应的楔形空间；
如图2所示，通过若干个同心正方形环对所述频率域进行多尺度分割，通过分别由每个正方形环向外辐射的斜线对所述频率域进行多角度分割，如图2所示的阴影部分是尺度j＝4，角度l＝4时的分割；
具体地，采用一带通函数定义
ψj(ω1)＝ψj(2-jω1) (4)
其中，ω代表的是维度，j代表尺度，l代表角度，φ(ω1/2)2代表一维低通窗口的内积，φ(ω1)2代表的是一维低通窗口的内积，ψ(ω1)代表一维带通函数。
通过此函数实现多尺度和角度分割，得到频率域对应的楔形空间，对于每一个维度ω＝(ω1，ω2)，ω1＞0，有
代表角度窗，/>θl∈[-π/4，π/4]，θ1并非等间距的，但是斜率是等间距的，2[j/2]ω2/ω1为角度窗内维度，l代表角度。
公式(3)是定义了一个带通函数，也就是分割楔形窗的一个依据，公式(4)表示的是楔形空间的一个性质，就是在同一尺度下一个边长是另一个边长的平方，公式(5)表示的将具体的楔形空间用一个角度变量表示的形式。
2)对楔形空间内的数据进行不等空间的反傅里叶变换得到多个曲波变换系数；
具体地，定义
针对每一个具体角度的θl∈[-π/4，π/4]，楔形空间公式为：
为楔形空间，/>和/>代表某一角度θ的楔形空间。
然后，在频率域的直角坐标系内，以f[t1，t2](0≤t1，t2＜n)为输入，按照式(8)求取曲波变换系数：
式中这里的t1和t2是上下限，j，l，k是尺度，角度和位置。
3)从得到的多个曲波变换系数中筛选出主曲波变换系数。
例如，如图3所示，图左为在时空域的某一地震数据，图右为曲波变换系数的大小与地震资料同相轴之间的关系的示意图。其形象的表示出曲波变换所具有的方向特性。其中，coef是coefficient的缩写，代表曲波变换系数。对于同一地震记录的同相轴，使用离散曲波变换进行地震记录同相轴的稀疏表示过程是同一尺度下大小相同的矩形逐步逼近数据，与小波变换不同的是矩形是具有方向性的，可以看出，当同相轴与曲波的方向不相同或同相轴与曲波无交集的情况下，coef极小，约等于0；当曲波方向和同相轴的方向相同且具有最大交集时，coef最大，即主要的曲波变换系数。根据此原理，反推回来，通过对获得的一系列曲波变换系数进行挑选，去掉不包含同相轴轮廓和边缘信息的参数，得到的沿同相轴方向的最大的曲波变换系数，就是主要的曲波变换系数。
其中，对得到的主曲波变换系数进行反曲波变换，得到带有方向性信息的曲波。基于公式(8)进行反曲波变换。
根据曲波变换理论分析得到，曲波变换后的每一个曲波系数对应于时空域里的一个包含尺度和方向信息的曲波。应用以上原理特性，就能通过反曲波变换得到时空域内带有方向性信息的曲波。
最后，根据所述带有方向性信息的曲波提取同相轴斜率。
如图5所示，图左为基于主要曲波系数获得的带有方向性信息的曲波，两个实线椭圆分别代表一个尺度和方向的曲波，其与同相轴方向不同；以及另一个尺度和方向的曲波，其与同相轴无交集，两者均对此同相轴的斜率求取没有贡献，其曲波变换系数约等于0，可以舍弃；虚线椭圆代表再一个尺度和方向的曲波示意图，此处的曲波对此同相轴的斜率贡献最大，对应主要曲波变换系数。然后，在图右建立的直角坐标系中通过P＝tan(θ)＝dt/dx求取斜率，即本实施例的用于地震资料处理和成像的同相轴斜率。基于带有方向性信息的曲波根据图5获得同相轴斜率的方法为本领域技术人员公知，在此不再赘述。
本实施例通过离散曲波变换先对数据进行2D傅里叶变换，得到频率波数域的信息，然后在频率波数域进行划分尺度与方向得到频率域对应的楔形空间，最后对空间内的数据进行不等空间的反傅里叶变换得到曲波变换后的系数。根据曲波变换理论分析得到曲波变换在频率域的方向划分的角度，与此方向的系数对应于时空域的曲波的方向是两两正交的(如图4)，并且曲波变换后的每一个曲波系数对应于时空域里的一个包含尺度和方向信息的曲波。应用以上原理特性，首先对曲波变换后的系数进行挑选，去掉那些不包含同相轴轮廓和边缘信息的参数，只选用主要参数，然后反变换到时空域得到带有方向性信息的曲波，然后提取具有地质意义的斜率信息。从而得到较为精确的斜率。
实施例2
本实施例公开了一种地震数据同相轴斜率求取装置，包括：
地震数据模块，用于将时空域的原始地震数据转化为频率域的地震数据；
曲波变换模块，用于基于所述地震数据进行离散曲波变换，得到主曲波变换系数，所述主曲波变换系数为沿同相轴方向的最大的曲波变换系数；
反曲波变换模块，用于对所述主曲波变换系数进行反曲波变换，得到带有方向性信息的曲波；
斜率求取模块，用于根据所述带有方向同性信息的曲波提取同相轴斜率。
实施例3
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述地震数据同相轴斜率求取方法。
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
实施例4
本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的地震数据同相轴斜率求取方法。
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD-ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种地震数据同相轴斜率求取方法，其特征在于，包括：
步骤1：将时空域的原始地震数据转化为频率域的地震数据；
步骤2：基于所述地震数据进行离散曲波变换，得到主曲波变换系数，所述主曲波变换系数为沿同相轴方向的最大的曲波变换系数；
步骤3：对所述主曲波变换系数进行反曲波变换，得到带有方向性信息的曲波；
步骤4：根据所述带有方向同性信息的曲波提取同相轴斜率。
2.根据权利要求1所述的地震数据同相轴斜率求取方法，其中，所述步骤2中，得到主曲波变换系数的方法包括：
对所述地震数据进行多尺度和角度分割，得到频率域对应的楔形空间；
对所述楔形空间内的数据进行不等空间的反傅里叶变换得到多个曲波变换系数，从得到的多个曲波变换系数中筛选出主曲波变换系数。
3.根据权利要求1所述的地震数据同相轴斜率求取方法，其中，所述多尺度和角度分割按照等间距的斜率进行。
4.根据权利要求1所述的地震数据同相轴斜率求取方法，其中，基于所述地震数据进行离散曲波变换包括：
通过以下函数实现多尺度和角度分割，得到频率域对应的楔形空间，
ψj(ω1)＝ψj(2-jω1)
其中，ω代表的是维度，j代表尺度，l代表角度，φ(ω1/2)2代表一维低通窗口的内积，φ(ω1)2代表的是一维低通窗口的内积，ψ(ω1)代表一维带通函数，ψj(ω1)为径向窗；对于每一个维度ω＝(ω1,ω2),ω1＞0，有
代表角度窗，/>θl∈[-π/4,π/4]，2[j/2]ω2/ω1为角度窗内维度，l代表角度。
5.根据权利要求2所述的的地震数据同相轴斜率求取方法，其中，所述楔形空间的定义公式如下：
针对每一个具体角度的θl∈[-π/4,π/4]，楔形空间公式为：
为楔形空间，/>和/>代表某一角度θ的楔形空间。
6.根据权利要求5所述的的地震数据同相轴斜率求取方法，其中，在频率域的直角坐标系内，以f[t1,t2](0≤t1,t2＜n)为输入，根据以下公式计算曲波变换系数，
其中，cD(j,l,k)为曲波变换系数，t1和t2为上下限，j，l，k分别为尺度，角度和位置。
7.根据权利要求2所述的地震数据同相轴斜率求取方法，其中，从得到的多个曲波变换系数中筛选出主曲波变换系数的方法包括：
当同相轴与曲波的方向不相同或同相轴与曲波无交集的情况下，曲波变换系数较小；当曲波方向和同相轴的方向相同且具有最大交集时，曲波变换系数较大，选取沿同相轴方向的最大的曲波变换系数作为所述主曲波变换系数。
8.一种地震数据同相轴斜率求取装置，其特征在于，包括：
地震数据模块，用于将时空域的原始地震数据转化为频率域的地震数据；
曲波变换模块，用于基于所述地震数据进行离散曲波变换，得到主曲波变换系数，所述主曲波变换系数为沿同相轴方向的最大的曲波变换系数；
反曲波变换模块，用于对所述主曲波变换系数进行反曲波变换，得到带有方向性信息的曲波；
斜率求取模块，用于根据所述带有方向同性信息的曲波提取同相轴斜率。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现权利要求1-7中任一项所述的的地震数据同相轴斜率求取方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的地震数据同相轴斜率求取方法。
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