[发明专利]在地球物理数据集中进行异常检测的窗口统计分析

权利要求书

1.用于在代表地下区域的一个或多个地球物理数据或数据属性的离散集——每个这样的数据集被称作“原始数据体”——中鉴定地质特征的方法，所述方法包括下述，至少其中之一是使用计算机执行的：

(a)选择数据窗口的形状和大小；

(b)对于每个原始数据体，将所述窗口移动至多个位置，并为每个窗口位置形成数据窗口向量，其分量由来自该窗口内的体素值构成；

(c)进行所述数据窗口向量的统计分析，在多个原始数据体的情况下所述统计分析共同进行；

(d)使用所述统计分析以鉴定所述数据中的离群值或异常；和

(e)使用所述离群值或异常预测所述地下区域的地质特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述统计分析使用由以下组成的统计分析技术组中的一个来进行：

(i)计算所有所述数据窗口向量的平均矩阵和协方差阵；

(ii)独立分量分析；

(iii)使用聚类方法聚类所述数据；

(iv)扩散映射；和

(v)另一统计分析方法。

3.根据权利要求2所述的方法，其中使用(i)进行统计分析，进一步包括使用主分量分析。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述协方差阵的本征值和本征向量被计算，所述本征向量是相应原始数据体的主分量集；

并且其中步骤(d)和(e)包括将原始数据体投影在选择的本征向量子集上以产生部分投影数据体，所述本征向量子集基于其相应的本征值选择，并且测定残差数据体，所述残差数据体是在所述投影数据体中没有被捕获的原始数据体的一部分；然后鉴定所述残差数据体中的异常特征，并使用它们预测所述地下区域的物理特征。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据窗口是N-维的，其中N是整数以使1≤N≤M，其中M是数据集的维数。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所选择窗口大小和形状的所述平均矩阵和所述协方差阵使用补充窗口进行计算，其中相应于在(a)选择的窗口中的每个位置的补充窗口表示当所述窗口移动通过原始数据体时在该位置出现的数据值集。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所选择的子集基于通过结构、混沌或其它数据或几何学属性测量的图形的内在相似性进行选择。

8.根据权利要求4所述的方法，其中所选择的所述本征向量子集通过以下确定：按照从最大到最小的顺序对本征值求和，直至最大N个本征值的和除以所有本征值的和超过预先选择的R值，其中0<R<1，然后选择与N个最大本征值相关的N个本征向量。

9.用于从代表地下区域的地球物理数据或数据属性的2D或3D离散集(“原始数据体”)鉴定地质特征的方法，包括下述，至少其中之一是使用计算机执行的：

(a)选择数据窗口的形状和大小；

(b)将所述窗口移动至所述原始数据体中多个交叠或不交叠的位置，以使每个数据体素被包括在至少一个窗口中，并为每个窗口形成数据窗口向量I，其分量由来自该窗口内的体素值构成；

(c)计算所有所述数据窗口向量的协方差阵；

(d)计算所述协方差阵的本征向量；

(e)将所述原始数据体投影在选择的所述本征向量的子集上以产生部分投影数据体；和

(f)鉴定所述部分投影数据体中的离群值或异常，并使用它们预测所述地下区域的地质特征。

10.根据权利要求9所述的方法，其中产生部分投影数据体的所述选择的本征向量的子集通过基于与其相关的本征值消除本征向量来确定。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述选择的本征向量的子集由用户交互地选择或基于自动化鉴定的噪音或几何特征进行选择。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述选择的本征向量的子集通过以下步骤来确定：设计用于确定所述原始数据体中的明显异常的标准，使用所述标准选择一个或多个明显异常，以及鉴定一个或多个本征向量，所述本征向量的相关数据分量(所述原始数据体在所述本征向量上的投影)对所选择的明显异常有贡献，或比预先设定量的背景信号占更多，然后选择保留的本征向量的一些或全部；其中步骤(f)能够发现比用于确定所述选择的本征向量的子集的所述明显异常更细微的异常。