[发明专利]基于地震勘探环境噪声空间秩相关系数的复扩散去噪方法

说明书

基于地震勘探环境噪声空间秩相关系数的复扩散去噪方法属地震勘探环境噪声的去噪技术领域，本发明包括：计算地震勘探数据的Kendall空间秩相关系数；利用相关噪声与同相轴空间持续性的不同，获得不同的Kendall空间秩相关系数；基于Kendall空间秩相关系数的斜坡保持复扩散噪声压制。本发明能有效解决斜坡保持复扩散方法去噪结果中残留大量相关噪声的问题，此外，利用空间Kendall秩相关系数构建的自适应扩散系数，可对背景噪声和有效信号进行不同程度的扩散，进一步改善地震勘探数据的去噪质量；模拟数据和真实沙漠地震勘探数据的实验结果均表明：本发明对沙漠地震勘探噪声具有明显的抑制作用，能有效去除相关噪声。

技术领域

本发明属于地震勘探环境噪声的去噪技术领域，具体涉及基于地震勘探环境噪声中空间秩相关系数的复扩散去噪方法。

背景技术

随机噪声特性是地震数据处理和分析的关键因素。由于沙漠环境复杂多变，沙漠随机噪声呈现出特定的性质，如非高斯分布，非平稳和非线性。伴随着高频噪声的存在，出现了更多的低频噪声。此外，地表层低速区地震波的衰减是沙漠地区地震勘探数据分辨率低的重要因素。表面介质的不均匀性，沙漠地区表层沙丘的多样性，起伏的地形，使得相邻物理点之间的介质结构信息差异很大，这增加了信号衰减的复杂性。因此，沙漠地区的地震信号通常呈现低频和非平稳，具有与随机噪声相似的时间相关性和频率带宽。由于这些原因，传统的噪声抑制方法不再适用，阻碍了地质信息的采集以及去噪算法的研究，这对接下来的地震资料的解释带来了许多难题。

目前，已经提出了许多地震噪声抑制方法，例如f-x，小波阈值处理，时频峰值滤波(TFPF)，经验模态分解(EMD)，非局部均值(NLM)滤波等。这些方法可以对高频率噪声产生很好的抑制作用，例如白高斯噪声。而近年来，抑制沙漠低频噪声的研究主要是基于卷积神经网络(DnCNN)等方法，但这种方法在训练过程中经常需要花费大量时间。并且，在信号采集过程中，由于有效信号和噪声的频率相对接近，噪声与噪声、噪声和有效信号之间的相似性增加，各种变换域中的有效信号和随机噪声之间的差异被削弱。基于这些特性，噪声抑制效果减弱。虽然斜坡保持复扩散可以对沙漠噪声产生一定的抑制作用，但是这种方法在去噪的过程中，由于其利用的是梯度的不同改变不同位置处的扩散强度，而沙漠噪声中的相关噪声又具有与同向轴相似的性质，使得在去噪后会留下具有相关特性的噪声。

上述分析表明，沙漠噪声与同向轴具有某些相似的性质，会限制目前已有的利用相关性进行去噪的噪声压制技术，导致去噪后留下大量的相关噪声。因此，需要找到一种能够区分信号与相关噪声的方法，在对同向轴进行保留的同时，对相关噪声进行有效的抑制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效抑制噪声的基于地震勘探环境噪声空间秩相关系数的复扩散去噪方法。

本发明的基于地震勘探环境噪声空间秩相关系数的复扩散去噪方法，包括下列步骤：

1.1计算地震勘探数据的Kendall空间秩相关系数：

利用检波器对二维地震勘探数据进行采集，假设在采集到的二维地震勘探数据D中，有N条地震道，每道有M个样本点，取一个分析窗X，以当前样本点d_ij为原点，沿时间方向上取m个样本点作为窗的长度，沿着地震道方向取n条地震道作为窗的宽度，则窗X内数据为m×n大小的一个窗。以当前样本点水平方向上相邻的样本点d_i(j+1)为原点，以相同方式取与窗X相邻，大小为m×n的另一个窗作为窗Y的数据。

将两个窗X和Y中对应位置上的元素组成一组数据对(X_p,Y_p)，利用以上两个窗内的数据计算Kendall空间秩相关系数，为了方便计算将矩阵中的元素代入到公式中：

式中：