[发明专利]一种对地震数据流的自适应实时无损压缩方法

说明书

本发明涉及一种对地震数据流的自适应实时无损压缩方法，为提高设备的传输效率，在地震勘探设备采集时对24位模数转换后的地震数据进行自适应实时无损压缩。每次压缩针对单个采样通道的n个采样点共3n字节的地震数据进行，数据压缩分两步进行：N阶差分预测编码、k阶指数Golomb编码。然后通过确定最佳压缩时的N和k来实现自适应编码。

技术领域

本发明涉及一种地震数据压缩方法，特别涉及一种针对地震数据流的自适应实时无损压缩方法。

背景技术

地震勘探仪器通常使用24位AD转换技术获取3字节有符号整型的采样数据。AD转换位数的增加和采集道数的增加需要更高的数据传输效率。现有的地震数据流压缩方法利用数据数值的分布规律对单个采样数据重新编码，从而达到压缩数据的目的。这种方法只考虑了单次采样的数据，没有利用相邻多次采样的数据之间的相关性消除数据之间存在的冗余，即数据还能被进一步压缩。

事实上，单通道在一段时间内采集到的地震数据类似于一次机械振动的数据。通常地震勘探仪器的采样频率远大于地震信号的频率，样点之间数据的变化一般要远小于信号幅度，如果用样点间的差来表示数据值，大部分数据将分布在一个较小的范围内。然后使用指数Golomb编码可以极大地减小地震数据占用的长度。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的上述缺陷，提供一种针对地震数据流的自适应实时无损压缩方法，可以在地震勘探设备采集时使用本发明方法对24位模数转换数据进行自适应实时无损压缩，以提高设备的传输效率。是地震勘探设备通信及数传过程中的一种数据编码解码技术。

为实现上述目的，本发明一种对地震数据流的自适应实时无损压缩方法，用于对单个通道若干个周期采集到的24位地震数据进行压缩，是实时对数据流进行无损压缩，使用自适应的编码方法压缩n个周期3n字节的数据；压缩后数据量大幅减小，可提高数据传输效率。

数据压缩分两步进行：N阶差分预测编码、k阶指数Golomb编码；

(1)N阶差分预测编码实现步骤如下：

(11)差分预测编码是对单个通道n个周期采集到的3n字节的原始数据进行的；

(12)先计算n个周期的数据的一阶差分，利用后一个数据减前一个数据得到差分数据，即原始数据为：X₁,X₂,…,X_n，则一阶差分数据为：X₁,X₂-X₁,…,X_n-X_n-1；

(13)对一阶差分数据再做一次差分，即后一个数据减前一个数据，得到二阶差分，即原始数据的二阶差分为：X₁,X₂-X₁,X₃-2X₂+X₁,…,X_n-2X_n-1+X_n-2；

(14)对二阶差分后的数据再做一次差分，得到三阶差分，再对三阶差分后的数据再做一次差分，可得四阶差分，以此类推，得到任意阶次的差分预测编码；

(2)k阶指数Golomb编码实现如下：

(21)将差分预测编码后的单个数据即(X_n-X_n-1)分成两个部分：符号位sign(X_n-X_n-1)和绝对值|X_n-X_n-1|，指数Golomb编码仅对绝对值进行，考虑对非负整数M的k阶指数Golomb编码；

(22)将M用二进制码表示，去掉低位的k个比特，k即为指数Golomb编码的阶数，然后加1；