[发明专利]一种信息熵滤波器与地震资料随机噪声衰减方法

说明书

本发明公开了一种信息熵滤波器与地震资料随机噪声衰减方法，包括：1)计算梯度结构张量；2)计算地层横向不连续性度量；3)阈值参数的确定；4)结构自适应滤波尺度参数的选择；5)信息熵滤波器处理。本发明基于能同时兼顾脉冲噪声和随机高斯白噪声的衰减出发，首先定义了一种新的滤波器，称为信息熵滤波器，结合梯度结构张量，线型置信度量和结构自适应滤波，能够有效衰减地震资料中脉冲噪声和随机噪声，增强地震同相轴的空间一致性，并且能够保护有效信号和断层、裂缝等地层边缘和细节信号结构，技术方案易于实现，可操作性强。

技术领域

本发明属于地震勘探技术领域，涉及噪声衰减技术，尤其是一种信息熵滤波器与地震资料随机噪声衰减方法。

背景技术

噪声衰减和地震资料数据信比提高是地震勘探(如数据资料处理)过程中非常重要的任务之一，例如在野外的采集数据，后续地震资料处理、解释的每个环节中都是需要考虑的问题。地震记录中随机噪声通常由多地震记录中的随机噪声通常是多种因素综合产生的无规则干扰波，在地震记录的时间、空间域内随机分布，其频带相对较宽，完全覆盖了有效波的频段。随着油气勘探程度的不断提高，地震资料的解释由简单的地质构造解释逐步转向精细的结构解释与储层预测，就要求对地震资料的构造解释和储层预测工作更为精细，而地震资料的低信噪比是影响地震解释与储层预测可靠性的主要因素。常规地震资料处理中使用的去噪技术有小波变换去噪、f-x域预测滤波、KL变换、SVD分解等，这些方法大多利用了信号的空间相干特性，以牺牲横向分辨率达到提高信噪比的目的，容易使倾斜和弯曲同相轴受到衰减，并且会模糊和压制一些细微的信号结构，如小断裂、细河道等，甚至还能引起较大断距的断层两侧同相轴的错误连接，给精细的地震结构解释带来困难。因而，能够较好地保护地震数据的细微结构与断层、裂缝等边缘结构的叠后噪声衰减技术受到地球物理工作者的重视。

Luo等(2002)提出了基于次序统计思想的一种地震数据保边滤波(EPS，Edge-Preserving Smoothing)算法，该方法采用Kuwahara多窗分析技术，计算当前分析点周围各个子窗内数据的均值和方差，将最小方差对应子窗的均值作为当前点的滤波输出。AlBinHassan等(2006)将这种保边缘的滤波思想做了进一步发展，提出了三维地震数据的子窗剖分方法，并将EPS算法用于三维地震数据的保边滤波处理。Lu等基于多项式拟合的思想推广了一维的EPS算法，通过计算包含当前分析点的一系列平移子窗内信号对给定阶次的多项式拟合误差，选择最小拟合误差对应的子窗信号的估计值作为当前点的滤波输出。杨培杰等(2010)也是基于这种多窗分析的思想给出了一种方向性边界保持断层增强技术，通常这种技术应用于相干体数据，会使断层图像的显示更加清晰。Liu等(2006)提出将构造预测与相似性中值滤波器及低-高-中(Low-Upper-Middle，LUM)滤波器相结合的方法进行构造保护滤波，其中LUM是一种权系数为1的广义中值滤波器，体现了统计学的特性，由于该方法不是专门针对地震数据设计，因此只能取得较为有限的处理效果。

中值滤波器具有优异的噪声衰减性能，尤其适用于消除非平稳信号中的峰值噪声。Bednar、Duncan和Beresford将(2012，1995)中值滤波方法用于地震数据处理，取得了比常规处理方法有优异的随机噪声衰减与信号保真的效果。Liu等(2008)应用图像处理中的二维多级中值滤波器消除地震随机噪声，并分析了滤波器尺度参数选择对噪声衰减和信号细节保护的影响。Liu等(2011)给出一种非平稳中值滤波技术，根据有效信号、随机噪声的特征设计一种自适应阈值策略控制一维中值滤波器的窗长，使其能够在随机噪声衰减和有效信号保持之间取得折中。刘洋等将加权中值滤波技术分别与地震数据的构造预测信息和地层倾向信息相结合，提出两种能够保护构造信息的局部相关加权中值滤波器，保证断层的保护与噪声衰减之间的平衡。王伟等(2012)利用梯度结构张量法刻画地震反射层局部结构特征，结合地震剖面内线型和横向不连续性置信度量，给出一种二维结构自适应中值滤波方法，使中值滤波操作窗函数能根据信号局部结构特征自适应地作方向延伸和尺度伸缩，从而既能最大限度地消除随机噪声，又能有效保护有用信号和断层等地层边缘结构。

以上现有技术具有以下缺点：