EA014842B1

EA014842B1 - Способ визуализации и сравнения изображений или массивов данных физических величин

Info

Publication number: EA014842B1
Application number: EA200801925A
Authority: EA
Inventors: Лучано Ковачик; Витторио Де Томази
Original assignee: Эни С.П.А.
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2011-02-28
Also published as: US8345929B2; BRPI0710068A2; CA2645502A1; CN101467068B; WO2007107257A8; EP1996962A2; WO2007107257A3; CA2645502C; US20110044540A1; ITMI20060505A1; AU2007229022B2; EA200801925A1; CN101467068A; WO2007107257A2; AU2007229022A1; TNSN08361A1; MX2008011956A; MY150260A

Abstract

Способ визуализации и сравнения двух изображений или массивов данных физических величин либо относящейся к ним информации, записанных с помощью соответствующего оборудования, включающий этапы определения того, какая из двух величин будет представлена изменением цвета, а какая - изменением яркости, определения системы цветового отображения на основе трех цветовых координат, в которой одна координата представляет яркость, а две другие координаты представляют соответствующие характеристики цвета, выполнения соответствующего преобразования значений отображаемых физических величин, так что значения этих величин, которые должны быть визуализированы, преобразуют из первоначальных координат в выбранные цветовые координаты, преобразования значений визуализируемых величин из системы выбранных координат в цветовые координаты, типичные для выбранной системы визуализации, и визуализации изображения/массива, содержащего комбинацию указанных двух величин.

Description

Данное изобретение относится к способу визуализации и сравнения изображений или массивов данных физических величин либо относящейся к ним информации, которые записаны при помощи соответствующего оборудования.

Способ может применяться для отображения разного рода величин, в частности его можно успешно использовать для изучения движения текучих сред в углеводородном месторождении, используя технологию, называемую 4Ό, которая включает проведение и обработку двух или большего количества сейсмических съемок, записанных с разницей в несколько лет.

Первую сейсмическую съемку называют базовой, а последующие съемки называют контрольными.

Движение текучих сред в месторождении вызывает изменения его акустического импеданса; при благоприятных условиях изменение можно выявить путем сравнения акустических импедансов, полученных при разных сейсмических съемках.

Таким образом, в принципе, можно оптимизировать освоение углеводородных месторождений, используя технологию 4Ό, путем обнаружения, например, невыработанных участков, непроницаемых преград и т.п.

Однако технология 4Ό сложна в применении, поскольку ее эффективность ограничена рядом факторов: шумом, повторяемостью съемок, механическими характеристиками коллекторных пород и т.д.

Более того, даже если условия выполнения 4Э-съемок являются благоприятными, совокупная интерпретация 4Э-параметров является сложной, поскольку по сравнению с обычной сейсмической трехмерной съемкой интерпретатор должен работать с большим объемом данных: помимо первичных съемок одновременно должны изучаться последующие контрольные съемки и/или их отличия от базовой съемки.

В настоящее время визуализацию сейсмических данных выполняют двумя способами: колебательным представлением, при котором магнитуда сейсмического сигнала представлена в виде графика, и растровым представлением, при котором магнитуда сейсмического сигнала представлена градацией серого или другого цвета (Я. ЗйепГГ: Энциклопедический словарь прикладной геофизики, Общество геофизической разведки, Ι3ΒΝ 1-56080-118-2). Эти два способа представления можно комбинировать с целью одновременного отображения двух сейсмических сигналов либо сейсмического сигнала и связанной с ним величины (скорость, импеданс и т.д.).

Как было упомянуто ранее, технология 4Ό требует одновременной визуализации акустических импедансов базовой и контрольной съемки, поскольку интерпретатор должен иметь возможность определить как первоначальные импедансы, так и их изменения во времени. До настоящего времени способ, используемый для визуализации 4Э-данных, основывался на одновременном отображении данных импеданса; однако были отмечены трудности при интерпретации, поскольку рабочее угловое поле зрения человеческого глаза ограничено и не всегда легко выполнять сравнение двух расположенных рядом зашумленных изображений. Эти два набора данных могли бы быть визуализированы одновременно посредством комбинированного колебательно-растрового отображения, но опыты показали, что результирующее изображение является практически непригодным для использования.

В целях облегчения интерпретации 4Э-данных был найден новый способ с появлением инновационного оборудования визуализации.

Действие прибора основано на оригинальной идее одновременной визуализации данных базовой съемки совместно с данными контрольной съемки, соединяя их в единое изображение. Таким образом, облегчается задача интерпретатора, поскольку уменьшается объем данных, которые должны быть визуализированы одновременно, а также потому, что одновременное наблюдение базовой и контрольной съемок позволяет быстро обнаруживать детали, которые было бы трудно выявить при изучении двух съемок по отдельности.

Кроме того, после соответствующей адаптации эту же технологию можно применять не только в области 4Э-сейсмологии, но и когда нужно изучить различие между сейсмическими съемками, чтобы оценить, например, различие между двумя сейсмическими разрезами выработок, между ближними и дальними трассами при АУО-анализе и т.п., или в более общем случае всякий раз, когда необходимо изучить различие между двумя типичными физическими или геофизическими величинами.

Способ визуализации и сравнения, предназначенный для представления изображений 4Όакустического импеданса, должен удовлетворять нескольким основным требованиям:

он должен давать графическое отображение, совместимое со стандартами, обычно используемыми для визуализации акустического импеданса: как правило, для выделения зон низкого импеданса используют один цвет (обычно красный), а для зон высокого импеданса - другой, контрастирующий цвет (обычно голубой);

он должен обеспечивать визуализацию двух съемок в одном изображении, чтобы обеспечить возможность одновременного наблюдения первоначального импеданса и его изменения во времени.

Изучение функционирования человеческого зрения позволило найти технологию визуализации, отвечающую вышеописанным требованиям. Аппарат зрительного восприятия человека фактически имеет, среди прочего, следующие особенности (ν.Κ. Ртай: Эщйа! 1таде РтосекДид, 1. ^йеу & 8ОИ8, №\ν Уотк

- 1 014842

1991, Ι8ΒΝ 0-471-85766-1; Μ. Пе1Ьгик: Μίηά £гот Майег? Ап Еззау оп Еуо1и1юпагу Ер181ето1оду, В1аск\уе11 8с1епЕЕс РиЫюаДопк, Ра1о А1Ю. 1986):

существует два типа фоторецепторов: колбочки (чувствительные к цветам) и палочки (чувствительные к яркости), имеется три разных типа колбочек с максимальной чувствительностью к разным цветам;

реакция зрительной системы человека на изменения яркости такова, что, полагая яркость 1=0 для черного цвета и яркость 1=1 для белого, изменения яркости типа Д1/1=соп§1 воспринимаются равномерно, если яркость I находится в диапазоне примерно [0,25-0,75], а за пределами этого диапазона реакция системы становится строго нелинейной.

Предложенный способ основан на принципе кодирования относительных изменений акустического импеданса в процентах в изменения яркости (при постоянных тоне и насыщенности цвета), а значений импеданса базовой съемки - в изменения тона и насыщенности цвета (при постоянной яркости).

Это стало возможным благодаря использованию соответствующей системы цветовых координат, которые затем преобразуются в такие цветовые координаты (обычно цветовая модель ВОВ), которые используются в системах графической визуализации.

Способ визуализации и сравнения изображений или массивов данных физических величин либо относящейся к ним информации, которые записаны при помощи соответствующего оборудования, являющийся предметом данного изобретения, включает этапы определения того, какая из двух величин будет представлена изменением цвета, а какая - изменением яркости;

определения системы цветового отображения на основе трех цветовых координат, в которой одна координата представляет яркость, а две другие координаты представляют соответствующие характеристики цвета;

выполнения соответствующего преобразования значений отображаемых физических величин, так что значения этих величин, которые должны быть визуализированы, преобразуют из первоначальных координат в выбранные цветовые координаты;

преобразования значений визуализируемых величин из системы выбранных координат в цветовые координаты, типичные для выбранной системы визуализации;

визуализации изображения/массива, содержащего комбинацию указанных двух величин.

Как правило, преобразование включает линейные и нелинейные операции, также нацеленные на улучшение отображения величин (фильтрация, применение пороговых величин и т.д.), компенсацию собственных ограничений технологии, используемой для представления изображения, и компенсацию ограничений зрительного аппарата человека.

Кроме того, способ кодификации позволяет применять обычно используемые операторы обработки изображений, такие как пороги ограничения, гамма-коррекцию, подавление шумов и т.п., по отдельности к двум составляющим изображения (разность и базовый импеданс). При этом можно по усмотрению выделять детали изучаемых сейсмических данных.

Результаты, полученные путем применения на практике описанной в данном документе методики визуализации, показывают, что одновременное кодирование 4Э-съемок в единое изображение позволяет пользователю легко выявлять интересующие области съемки, поскольку зоны с разными характеристиками отображаются разными градациями цвета: таким образом, очень просто отличить зоны, которые требуют глубокого анализа, от зон, связанных с ложными сигналами (вызванными шумами, литологическими эффектами и т.д.). Более того, объединение двух съемок в единое изображение позволяет поместить его в среду виртуальной реальности, тем самым облегчая толкование сейсмических данных.

Данный способ визуализации и сравнения можно выгодно применять для одновременной визуализации других данных, представляющих интерес для сейсмической разведки, например амплитуды и фазы сейсмического сигнала;

амплитуд ближнего и дальнего удаления при измерении амплитуды отражения в зависимости от удаления (АУО-съемка);

сравнение двух сейсмических сигналов, обработанных разными способами.

Можно утверждать, что в целом способ визуализации согласно изобретению можно использовать для визуализации и сравнения любой физической величины, в частности геофизической величины.

Ожидаемые экономические преимущества от использования данной технологии главным образом связаны с уменьшением рабочего времени, необходимого для качественного анализа данных сейсмического мониторинга (ТЬ8). В количественном выражении это может составлять уменьшение на 50% времени, необходимого для интерпретации ТЬ§-данных и соответствующих вспомогательных данных (карт сейсмических характеристик).

В дополнение к бесспорным экономическим преимуществам данная технология позволяет лучше интерпретировать ТББ-данные: резонно предположить, что ее применение также и для других сейсмических данных (АУО-карты, амплитудно-фазовые характеристики и тому подобное) может обеспечить те же преимущества.

Для лучшей иллюстрации данного изобретения приведен пример варианта выполнения, в котором

- 2 014842 для подробного описания технологии изложены дополнительные технические подробности.

Пример.

Преобразование двух трехмерных сейсмических изображений, образующих 4 Э-съемку в едином изображении, выполняют следующим образом.

Предположим, что В=В(х, у, ζ) и М=М(х, у, ζ) являются акустическими импедансами базовой и контрольной трехмерных съемок, которые образуют 4Э-съемку.

Для воспроизведения цветов изображения выберем систему цветовых координат, которая позволяет выделить яркость из градации цвета, такую как, например, система, называемая УСвСк (ΙΤϋ-601). Поскольку системы визуализации изображений (компьютерный монитор, принтеры и т.д.) обычно используют цветовые координаты КОВ, преобразование

Υ= 0,299В + 0,587(3 + 0,114В

С_в = - 0,168736В -0,331264(3 + 0,5В + 0,5 (1)

С_к = 0,5В - 0,4186880 - 0,081312В + 0,5 позволяет связать друг с другом координаты УСВОЙ и с координатами КОВ, обычно используемыми для визуализации в графическом периферийном устройстве.

Преобразования, подобные (1), действительны и для других систем координат, таким образом, выбор системы УС_ВС_К не является обязательным.

Две трехмерные съемки, базовую и контрольную, комбинируют друг с другом для получения относительной разности

М(х,у,г) - В(х,у,г) ϋ = О(х,у,г) = --------------------- (2)

В(х,у,г) |Э_т Ό_Μ] представляет собой диапазон всех значений Ό. Обычно диапазон изменения находится между -0,1 и 0,1.

Величина Ό представляет относительное изменение импеданса между одной и другой 4Όсъемками: принимая во внимание ранее описанные особенности зрительной системы человека, очевидно, что, если Ό кодировано как яркость изображения, а диапазон |Э_т Ό_Μ] соответствует диапазону яркости, в котором реакция глаза равномерна, пользователь точно воспримет изменения 4Ό акустического импеданса. Принимая за ноль отсутствие яркости (черный цвет), а за 1 - максимальную яркость (белый цвет), оптимальную кодификацию получают, преобразуя диапазон |Э_т Ό_Μ] в диапазон [0,25 0,75]. Это легко получить, установив

У = 0,5((0-0_т|п)/(0_тах-0_тп)) + 0,25 (3)

Для того чтобы преобразование лучше соответствовало возможным различиям зрительного аппарата пользователей, предельные значения возможно установить равными 0,25 и 0,75.

Значения Ό и/или Υ удобно обрабатывать путем введения, например, пороговых величин для минимальных и максимальных значений Ό либо применения оператора гамма-коррекции (Ртаб, [2]) к установленным значениям Υ, как, например

с целью усиления/ослабления различных характеристик 4Э-съемки. Более того, в случае необходимости можно применять (не)линейные фильтры для значений Υ с целью ослабления шумов и т.п.

Изображение, полученное на этот момент описания, содержит черно-белое отображение изменений акустического импеданса 4П-съемки. Теперь нужно наложить изображение базовой съемки, не изменяя его яркости. Использование цветовых координат ΥΙ0 позволяет легко сделать это: фактически достаточно закодировать информацию об импедансе базовой съемки в координатах СВ, СК без изменения значения Υ. Функцию, которая связывает В(х, у, ζ) со значениями С_в и С_К, нужно выбрать таким образом, чтобы она соответствовала обычному используемому стандарту отображения акустического импеданса. Это можно легко осуществить посредством пары функций типа

Св = £(В),

Ск = ё(В).

В нашем случае мы выбрали (но, разумеется, возможны и другие решения):

Св = (В - В_т1п)/(В_тах - В_т1п),

Ск = 1 - Св, где В_т1п и В_тах представляют собой соответственно минимальное и максимальное значение В(х, у, ζ). В данном случае также очевидно полезным будет применение операторов предварительной/последующей обработки изображения, как в предыдущем случае.

На этом этапе получают изображение, кодированное в координатах ΥСВСК, которое при преобразовании в КОВ можно визуализировать на обычном графическом периферийном устройстве (монитор, принтер и т. п.).

- 3 014842

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ одновременной визуализации и сравнения двух изображений или массивов данных физических величин либо относящейся к ним информации, записанных с помощью соответствующего оборудования, включающий этапы определения того, какая из двух величин будет представлена изменением цвета, а какая изменением яркости, определения системы цветового отображения на основе трех цветовых координат, в которой одна координата представляет яркость, а две другие координаты представляют соответствующие характеристики цвета, выполнения соответствующего преобразования значений отображаемых физических величин, так что значения этих величин, которые должны быть визуализированы, преобразуют из первоначальных координат в выбранные цветовые координаты, преобразования значений визуализируемых величин из системы выбранных координат в цветовые координаты, типичные для выбранной системы визуализации, и визуализации изображения/массива, содержащего комбинацию указанных двух величин.
2. Способ по п.1, в котором физические величины являются сейсмическими параметрами.
3. Способ по п.2, в котором сейсмические параметры представляют собой акустический импеданс, упругий импеданс, магнитуду, мгновенную частоту, фазу или скорость сейсмических волн.
4^8) Евразийская патентная организация, ЕАПВ

Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2