[发明专利]基于块匹配算法和奇异值分解的地震资料噪声压制方法

说明书

技术领域

本发明属于地震资料处理领域，具体涉及一种基于块匹配算法和奇异值分解的地震资料噪声压制方法。

背景技术

有关于地震资料噪声压制，并已经成熟应用到实际地震资料处理中的方法主要包括：自适应滤波，f-k滤波，多项式拟合，独立成分分析，时频峰值滤波等。M.Naghizadeh在Seismic data interpolation and denoising in the frequency-wave number domain中提出的f-k滤波，根据信号与噪声的视速度差异完成噪声压制，主要应用于去除频率较低的面波噪声。多项式拟合的拟合中心点随正交多项式系数而改变，导致处理后数据主频降低、断点变形。

随着基于多尺度分析的小波变换方法被引入到地震信号去噪中来，多分辨率分析方法为地震资料处理开辟了新的方向。Shucong L和Ergen G等在Seismic Data Denoising Simulation Research Based on Wavelet Transform所使用的小波变换，在处理二维及更高维的信号方面存在方向局限性，并不能很好的描述有效信号的方向信息，并且二维滤波方法时常会引起信号畸变，导致出现虚假同相轴。

近年来如Ridgelet变换、Curvelet变换、Contourlet变换、Sharlet变换等具有多分辨率、多方向性、多尺度化的几何分析法成为热门方法，具体可以参考：王梅和侯振杰等的基于Ridgelet变换的多尺度去噪算法研究；孟阁阁，王德利等的基于2D Curvelet变换的多炮地震数据去噪方法研究；刘成明等的基于Shearlet变换的地震随机噪声压制。它们通过少数非零变换系数重构有效信号，在各向异性上实现了良好的稀疏表示。但上述方法采用固定基函数对信号进行分解，忽略了地震同相轴固有的时空连续性，导致噪声压制效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于解决现有方法由于没有考虑到地震资料同相轴固有的局部和非局部相似性，造成的噪声压制不充分和有效信息衰减的问题，提出一种基于地震资料同相轴固有的局部和非局部相似性的，可以明显提高地震资料信噪比，并能较大程度保留有效信息的噪声压制方法。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种基于块匹配算法和奇异值分解的地震资料噪声压制方法，包括以下步骤：

步骤一、相似性分组：将整个地震资料切割成过完备的子块，遍历地选择参考子块，计算参考子块与一定邻域内的其他子块的欧氏距离，判断两子块是否相似，并把相似二维子块按照三维数据的方式存放起来成为相似组；

步骤二、三维奇异值滤波去噪：对相似组中每个子块先进行二维离散余弦变换，选用频域二维奇异值分解滤波，再将相似块向量化，进行频域一维奇异值分解，并进行奇异值保留去噪；二维离散余弦反变换后，将过完备子块加权聚合成原始尺寸地震资料，得到基础估计；

步骤三、计算维纳收缩系数：将基础估计重新分块分组，并且通过新的相似组计算变换域的维纳收缩系数；

步骤四、维纳滤波：按照新的相似分组，对原始信号进行三维离散余弦变换，采用维纳滤波实现噪声压制，三维离散余弦反变换并聚合重构得到最终噪声压制后的地震资料。

所述的一种基于块匹配算法和奇异值分解的地震资料噪声压制方法，其中，步骤一相似性分组包括以下具体步骤：

1)预处理：先将整个地震资料按照一定的步进长度过完备的分割成N₁×N₁大小的时-空域子块Y_x；然后对各个子块的二维频谱进行阈值r′处理，将大于阈值的频谱值保留下来，小于阈值的频谱值置0；

2)计算块间距离：将预处理后的子块频谱r′(T(Y_x))作为计算块间距离的元素，选定一个参考块Y_R，选定搜索窗大小为N_h×N_h，通过2-范数的计算参考块与其相应搜索窗内其他子块的块间距离：

3)堆叠成三维数组：当两个子块的距离d(Y_R,Y_x)小于阈值τ时，判定两块相似，然后将所有与同一参考块相似的二维子块，连同参考块一起存放成一个三维数组，即相似组Z_R。

所述的一种基于块匹配算法和奇异值分解的地震资料噪声压制方法，其中，步骤二三维奇异值滤波去噪包括以下具体步骤：

1)二维离散余弦变换：进行二维离散余弦变换，将相似组中各个子块变换到频域；