[发明专利]一种基于曲波变换的弱地震信号重构方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于曲波变换的弱地震信号重构方法，属石油地震勘探地震资料处理技术领域。

背景技术：

随着油气勘探开发的不断深入，勘探开发难度不断增加，地震勘探的任务也已由过去单纯的构造勘探发展到寻找复杂油气藏和隐蔽油气藏。隐蔽油气藏具有面积小、构造复杂、在地震剖面上特征显示不明显的特点，因此在地震勘探中深入研究对地震弱信号的检测与识别、提高分辨率等问题是必然的趋势。

然而针对地震信号中的弱反射信号的检测与识别，传统的处理方法效果不是很理想。目前对地震数据进行噪声压制、有效信号检测与重构的方法有基于F-K滤波(视速度滤波)的规则噪声压制方法、基于F-X域预测去噪技术的随机噪声压制方法、基于Radon变换的随机多次波和随机噪声压制方法、基于小波分解和重构的地震数据去噪方法等等，这些方法都可以达到噪声压制以及从地震数据中提取有效信号的效果。如申请号为CN201210483278.X的专利申请公开了一种衰减地震数据随机噪声的方法和系统，该方法中将地震数据进行傅立叶变换，生成频率-空间域的地震数据；在空间方向上对频率-空间域的地震数据进行复数经验模态分解，生成多个模态分量；根据频率-空间域的地震数据与多个模态分量，利用最优化方法生成自适应信号重构算子；根据自适应信号重构算子和所述多个模态分量，重构生成频率域地震信号；将频率域地震信号进行傅立叶反变换，生成随机噪声衰减后的时间域地震信号。如申请号为CN201210247721.3的专利申请公开了一种基于小波变换的小尺度阈值去噪方法，该方法在小尺度上对地震数据进行扫描，得到一个时窗内的相关系数值，然后设置一个阈值，对这个小尺度时窗内的数据进行判断；当地震道以地震信号为主时，采用常规小波分解及常规硬阈值或软阈值；当地震道以噪声为主时，地震信号进行小波分解后，采用最佳熵的原则设定下面的浮动阈值法，最后将去噪后的小波尺度进行小波重构，从而得到信噪比较高的地震道集。

小波变换在地震信号处理中虽然能够去除大部分噪声，但是，由于小波变换本身的缺陷，在表达二维图像时会损失边缘方向信息，造成成像模糊。因此使得去噪后的地震信号同相轴的边缘模糊不清、分辨率下降。针对小波变换的局限性，国外学者提出了一种具有多尺度、多方向的分析方法—曲波变换(Curvelet)。1999年Candès和Donoho提出了曲波变换理论，它在对线和超平面的奇异性表示上具有优于小波变换的特性。曲波变换具有方向性，对线具有良好的分辨能力，这使得它在直线特征的表示和提取中比小波变换更加有效。

曲波变换对于具有光滑奇异性的目标函数曲线能够提供稳定的、高效的和近乎最优的表示。此外，曲波变换直接以边缘为基本表示元素，具有很强的方向性，非常有利于图像边缘的高效表示。

曲波变换在压制噪声干扰时，可以有效保护弱反射信号，实现信号的保真处理，达到检测与识别弱反射地震信号的效果，将基于多尺度分析的曲波变换应用于弱地震信号的分析与处理，对地震勘探中地震信号的检测与识别、提高地震勘探的分辨率具有十分重要的意义。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于曲波变换的弱地震信号重构方法，根据地震信号所受的噪声干扰建立噪声模型，对地震信号和噪声模型进行曲波分解，将地震信号和噪声模型投影到曲波域中，对地震信号进行滤波、去噪；在保护有效地震反射信号的同时精确地滤掉了噪声干扰，突出了有效弱信号，达到了检测与识别深部弱地震信号的目的；提高了勘探精度，节约了勘探成本，使用方便，经济效益好。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

本发明所提供的一种基于曲波变换的弱地震信号重构方法，包括如下步骤：

(1)、对叠前地震数据进行统计对比分析，确定噪声模型及其参数；

(2)、读取地震数据；

(3)、选择尺度，对读取的地震数据进行曲波分解，得到地震数据的曲波系数，将地震数据变换到曲波域中；

(4)、对所得到的噪声模型进行曲波分解，得到噪声模型的曲波系数，将噪声模型变换到曲波域中；

(5)、根据噪声模型的曲波系数设置在曲波域中的滤波阈值，根据设置的滤波阈值，在曲波域中对地震数据的曲波系数进行滤波处理，滤掉曲波系数中的噪声部分；

(6)、对滤波后的曲波系数进行曲波反变换，重构得到去除噪声后的地震信号。