[发明专利]一种基于二维曲波变换的三维地震数据去噪方法

说明书

本发明提出一种基于二维曲波变换的三维地震数据去噪方法，其特征在于，首先抽取含噪三维地震数据的时间切片，对其进行多尺度多方向二维曲波变换得到曲波域系数，然后在曲波域采用局部阈值法去噪方法，对曲波变换后的每一个尺度都选取一个软阈值算子，通过阈值处理，得到各尺度下的有效波曲波系数，最后将提取出来的有效波曲波系数进行逆变换重构出地震信号，从而达到去噪目的。本发明提出了采用二维曲波变换进行三维地震数据去噪，并且提出局部阈值法去噪方法，采用软阈值算子，对每个时间切片进行单独去噪，克服了传统全局阈值法去噪效果不理想的缺点，同时降低了对计算机内存的要求，大幅度提高了计算效率，节省了运算时间。

技术领域

本发明涉及的是地震数据去噪的方法，具体是一种基于二维曲波变换的三维地震数据去噪方法。

技术背景

随着我国地震勘探进程的不断向前发展，山区，沙漠，厚黄土、砂土等复杂地区的地震勘探项目逐渐增多，而这些地区表层激发条件都不够理想，再加上野外各种外界环境的干扰，所采集到的地震数据包含各种严重的噪声干扰，掩盖了有效波信息，使得有效信号同相轴模糊不清，能量相对较弱，信噪比低。尽管在野外可以采取相应的一些抗噪措施来提高信噪比。但是，在多风季节或受其它复杂条件限制时，仅靠野外采集阶段完全压制随机噪声是不可能，这就需要在室内进行有效地去噪工作，提高叠前地震资料的信噪比，以便后续资料的处理。

目前，基于数学变换的去噪方法较多，这些方法充分利用地震数据在数学变换域内稀疏特点，通过对变换域中的系数进行阈值处理，从而达到去噪的目的。而为了达到所需要的去噪效果，这就要求稀疏表示所采用的基函数能够捕捉到地震波前，只要保留少数较大的稀疏系数就可以表示出原始数据的主要特征，而滤除的大量小系数不影响数据的主要特征。

假设采用多尺度多方向的二维曲波变换进行去噪，由于二维曲波变换由各向异性的曲线状基元所构成，可以更加稀疏地表示地震波前特征，从而能够弥补了其他数学变换方法的不足。然而在去噪领域中，常规方法常被用于压制二维地震数据的随机噪声，但随机噪声存在于三维地震数据空间中，导致以往二维去噪方法无法获得满意的去噪结果。而对于曲波变换如果想真正压制三维地震数据随机噪声，理论上讲应该需要使用三维曲波变换，但三维曲波变换运算速度较慢，处理时间过长，远满足不了海量数据处理的要求。

因此，本发明进行折中考虑，将二维曲波变换应用于三维地震资料去噪处理，提出在每次去噪过程中逐次对时间切片进行多尺度多方向二维曲波正变换，从而得到不同尺度层的曲波系数，同时根据有效信号系数和噪声系数的分布不一样，改变以往采用单一全局阈值会损伤部分有效波的做法，提出采用局部阈值方法，也即每一尺度都采用一个阈值参数，这样可以分别提取出每一尺度的有效波系数，最后再进行二维曲波反变换，从而完成整个处理流程。

发明内容

本发明的目的是为了能够快速高精度去除地震勘探数据中的噪声干扰，而提供了一种基于二维曲波变换的三维地震数据去噪方法。

本发明提出一种基于二维曲波变换的三维地震数据去噪方法，首先抽取含噪三维地震数据的时间切片，对其进行多尺度多方向二维曲波变换得到曲波域系数，然后在曲波域采用局部阈值法去噪方法，对二维曲波变换后的每一个尺度都选取一个软阈值算子，通过阈值处理，得到各尺度下的有效波曲波系数，最后将提取出来的有效波曲波系数进行逆变换重构出地震信号，从而达到去噪目的。

一个含噪声的三维地震信号的模型可以表示成如下的形式：

f(i,j,t)＝s(i,j,t)+k·e(i,j,t) i＝1,2,...,m,j＝1,2,..·,n,t＝1,2,...,k

式中f(i,j,t)为三维地震数据含噪信号，s(i,j,t)为三维不含噪地震信号，e(i,j,t)为噪声信号，k表示噪声水平值。去噪的过程就是从含噪信号f(i,j,t)中，提取真实信号s(i,j,t)，去除噪声干扰信号e(i,j,t)。

在数据去噪过程中，采用局部阈值法，具体去噪步骤如下：