[发明专利]基于crease的三维水平集断层曲面自动提取方法

说明书

本发明公开一种基于crease的三维水平集断层曲面自动提取方法，首先结合水平集方法对经过高斯平滑的蚂蚁体数据进行分割，再对数据体进行欧式距离转换后得到相应的距离场，最后运用三维脊面提取算法提取出距离场的骨架即为所重建的断层曲面；本申请方法利用水平集方法从蚂蚁体数据中能够取出较为完整的断层骨架结构，采用的三维脊面自动提取方法实现了直接从分割后的断层三维数据体中提取出三维的曲面，避免二维投影的同时保留了断层本身的复杂空间拓扑形态。

技术领域

本发明属于地震信号处理领域，特别涉及一种地震断层曲面自动提取技术。

背景技术

三维断层识别目前有以下几种比较受关注的三维断层识别算法：Randen等通过“Artificial Ants”的协同行为增强断层特征的视觉表现，并且将属性体中因为噪声和缺乏响应而隐藏的断层结构表现出来，其流程由商业软件Petrel采纳并用于自动断层提取功能。同样在相干体的基础上Gibson提出一种断层自动识别方法，作者将一种可变动的曲面模型与HCF(highest confidence first,HCF)合并策略进行结合，然后对断层曲面进行迭代估计，但该方法在参数选取不够精准的情况下很难得到理想的效果，同时提取的结果也容易受到噪声的干扰；Tingdahll等首先使用人工神经网络来实现了断层的半自动识别，但该方法对于计算量的要求极高，并且难以调试，同时抗噪性也较差；Admasu等提出主动轮廓线断层半自动追踪技术，该方法通过首先对地震数据进行断层结构进行高亮标记，利用基于主动轮廓模型的方法进行断层线追踪，但这种方法不适用于形态较为复杂的断层追踪。Jacquemin等于2005年也提出了一种新的断层自动提取的方法，作者首先通过二维剖面将断层面截取为一族直线，然后通过接连两次霍夫曼变换将断层转换为参数空间的一个点，然后再通过逆变换重建断层，从将断层的二维截取拟合为直线可以看出这种方法也不适用于复杂的断层提取。

关于三维地震断层曲面重建，在二十一世纪初，Gibson等人基于最大可信度优归并策略，提出一种三维地震断层的自动提取方法，该方法通过相干体技术来检测和分析地震数据体的连续性，在此基础上提取出断层小面片，进而采用HCF归并策略融合小面片并得到三维断层曲面。随后，在2005年，Tingdahl、James、Dorn、Pierre Jacquemin等人分别在信号处理技术以及双霍夫变换方法的基础上，提出了三维地震断层曲面的半自动以及自动追踪方法。在近年，Benjamin J等人结合水平集方法与聚类方法提出一种断层曲面提取方法。2013年，等提出了一种基于三维地震断层细化处理的三维断层半自动追踪的方法。该类断层提取方法的缺陷主要在于解释提取出的三维地震断层曲面较为破碎，完整性很差，不利于后续的勘探以及研究工作。

本申请对以下属于进行简要说明：

1、地震蚂蚁体数据

基于人工蚂蚁之间的信息传递来实现全局寻优的目的。具体算法过程为：首先，将蚂蚁播撒到地震数据体中，当其中的蚂蚁发现目标即设定的断层条件时，蚂蚁就释放信息素，召集其他蚂蚁到该处进行追踪，直至完成该部分断层的识别以及追踪。正是由于这个原因，所以蚂蚁体数据相比于其他数据更为客观，大大缩减了主观因素的影响，同时也显现出蚂蚁体数据对于描述断层分布具有很大的优势。

2、水平集方法

数学上，一个多变量的实值函数的水平表示为L(f)＝{(x₁,.....x_n)|f(x₁,.....x_n)＝c}的集合形在式。在这个集合范围内，函数都等值为常数c。当变量是二维的时候，水平集的表现形式为曲线，通常又叫做轮廓线。而当变量是三维时，水平集可表示为一个等值面。

水平集方法可以看作是利用水平集对曲面和目标体形状进行数值分析的概念框架。其优点在于无需对目标体进行参数化就能够对涉及到的曲线或者曲面进行数字化运算。另外，水平集方法可以非常方便地追踪到形状拓扑结构的变化如分裂或合并，因此非常适用于随时间变化的目标体建模。