[发明专利]基于三边结构导向滤波的三维地震数据图像降噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及地震图像处理领域，特别是一种基于三边结构导向滤波的三维地震数据图像降噪方法。

背景技术

地震资料中包含了很多地质结构信息，如岩层、透镜体、盐丘、尖灭体等地质单元，以及背斜、向斜、断层、岩性侵人、不整合等构造单元，他们是寻找油气藏的重要指示，是油气地震勘探寻找的目标区域。但由于地面地震波信号采集环境的复杂性使得地震资料中带有很强的噪声，此外，这些复杂地质结构对地震波信号反射较弱，使得地震资料的成像图中目标区域模糊，不清晰，甚至淹没在噪声中导致无法识别。

地震资料的去噪方法，分为线性滤波和非线性滤波两大类。线性滤波有高斯滤波、f-x预测滤波、F-K域滤波以及多道相干滤波等，非线性滤波有简单的中值滤波、经典的自适应滤波、基于数学形态的滤波、基于小波理论的滤波、基于偏微分方程的滤波等。线性滤波方法在去除背景噪声干扰时，会造成断裂和地质体边缘等不连续结构特征的模糊，不具有保边能力，非线性滤波方法保边效果好，但各有所长。最典型的非线性滤波方法是基于偏微分方程的滤波—结构导向滤波，它由于依赖原图像的结构信息进行精细的滤波，有优越的保边效果，在地震资料的保边降噪中获得了广泛应用。

结构导向滤波是通过对地震图像的梯度张量作高斯低通滤波获得结构张量，依赖结构张量构建扩散张量，再根据扩散张量建立结构导向滤波的迭代方程进行滤波，这种滤波方法还有一个名称，各向异性扩散滤波，反映出滤波是一种图像的自扩散过程，在图像的结构约束下自扩散式滤波。

国内外的地质专家研究各向异性扩散的滤波方法，提出了一系列方法：

(1)国外Fhemers和Hocker在2003年首先将扩散滤波技术引入地震资料的快速处理解释中，提出了构造约束、边缘保护的各向异性扩散滤波技术，用于增强地震数据的结构特征使其易于解释；Lavialle等在2007年提出地震断层保持的扩散滤波方法，使得处理后地震数据中的断层更为突出；Kadlec等在2008年提出保持层序特征的各向异性扩散方法，用于增强地震数据中河道砂体特征的连续性，提高后续的河道自动识别和分割能力。

(2)国内孙夕平等在2004年、王绪松和杨长春在2006年分别探索了非线性各向异性扩散中的一致性增强扩散滤波技术在二维地震剖面保边滤波中的应用。张尔华等在2010年对三维地震资料非线性各向异性扩散滤波方法进行了研究，引入不连续结构置信度量因子来调控扩散滤波，获得了较好的处理结果。

传统的高斯核结构导向滤波方法在三维地震图像的降噪上虽然能进行结构保护，但是结构张量的构建依赖于高斯滤波，高斯滤波是一种没有保边能力的平滑方法，这使得生成的结构张量缺失了许多图像的细节结构信息，导致滤去的图像结构信息依然较多，这对于地震图像中的弱结构特征是十分不利的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于三边结构导向滤波的三维地震数据图像降噪方法，使三维地震图像在去噪的同时留存更多结构信息，为三维地震图像的目标区寻找带来便利，便于三维地震图像的解释及后续处理。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于三边结构导向滤波的三维地震数据图像降噪方法，该方法为：

1)设置对三维地震图像数据的三边结构导向滤波参数：计算结构张量的滤波参数σ₁，扩散滤波的时间步长timeSetp，三边结构导向滤波的迭代次数iterTimes；

2)导入三维地震图像数据dataIn，并计算三维地震图像中每一点处的梯度，得到三个梯度分量体g_x、g_y和g_z：三维地震图像点(m，n，k)处的梯度计算式如下：