[发明专利]基于DoS滤波的三维数据断层增强方法

说明书

本发明公开一种基于DoS滤波的三维数据断层增强方法，应用于地震断层解释领域，通过引入三维空间的旋转平面核来检测不同方向的平面状结构，生成单平面三维算子；在各个平面的基础上，根据平面的方向不同，在平面的上下或左右分别引入一个平行平面，由此来定义三维上的非线性差分；使用了数学形态学的方法进行后续处理。

技术领域

本发明属于地震断层数据处理领域，特别涉及一种地震断层解释技术。

背景技术

断层的成因，是指岩石遭到力的作用后，如果应力超过岩石所能承受的最大上限，就会造成岩石发生破裂现象，由此形成的地质结构即为断裂。断裂是最常见的地质现象之一。断层就是岩层沿着分裂面产生位移的断裂结构。对断层的准确刻画贯串在油气田开发的全部进程中。断层发育很广，是地层中的关键地质结构之一。断层形态各异，规模各不相同。在油气的运移过程中，断层可能会发挥两种不同的效果，一种是通道效果，另一种是封堵效果。如今，地质勘探研究的发展趋势是向更深的层次，只要涉及到油气藏研究，就离不开对输导体系的定量研究，而其中，断层作为输导体系之一，具有较大的勘探难度。油气资源的勘探形势，迫切要求人们发展断层提取与增强技术。

由于地震图像噪声、地层对地震波的吸收、断裂等异常地理环境的影响、地震的剖面中相邻地震道集所表现的层位断裂和孔隙等现象，使得在地震信号较弱的地方，断层通常会失去本应有的方向。在搜索临近的地震道时，如果遇到断裂等地质体，会引起断层混乱。在断层增强与识别中，断层信息具有一定的不确定性和分散性，这对断层识别会造成非常恶劣的影响。所以，虽然断层识别技术取得了空前的进步，但是上述难题仍然亟待解决。断层识别因此成为了地质资料研究的中举足轻重的一个环节，同时也是很有难度的内容。进年来针对断层的识别和增强，已经成为地质学者和科学家者研究的热点问题。

Stick滤波器是一种区分图像中线状特性和非线状特性的滤波器。图像中的线状特征在很多情况下是很重要的，因为这些特征可能包含重要的信息。在地震勘探中，断层特征在二维切面上通常表现为线状结构。因此，将地震属性体中的线状结构进行突出对断层提取及增强至关重要。下面从线状检测入手，详细介绍基础的stick滤波器：

1旋转stick核变换

传统的断层增强的主要问题在于，细小断层通常很难识别。通常使用的传统平滑滤波器，往往没有匹配线形约束，导致薄弱的裂隙极有可能随着噪声一起滤除，因此传统平滑滤波器是不适当的。下面引入一个实用的方法，该方法通过一些直线段拟合可能存在的裂缝方向，从而可以探测到横跨每个剖面的二维裂缝的存在，这些用于拟合的直线段称为sticks。为了适应方向的变化，首先将矩形邻域分解为宽度为单像素、长度固定的stick，其中每个stick表示潜在的裂缝方向，并引入旋转核变换。通常，通过对穿过中心的旋转线进行空间采样和离散化，可以将邻域分解成条状。

2非线性差分的定义

在旋转核变换的stick滤波器的基础上，基于一组三个并列stick模板的差分stick滤波器；考虑到细小断层通常表现为低强度的条带，使用三个平行且稍微有间隔的sticks同时探测裂缝轮廓及其邻域。这也是在视觉上人类观察者用来推断裂缝存在的原理，尤其是在低强度和有噪声的情况下。

可以使用细(thin)、粗(thick)和宽(broad)的线来描绘曲线结构，其宽度从单像素增加到大于2S(S代表相邻stick之间的间隔)。左上角展示了将一个以L_S作为左stick、以R_S作为右stick的three sticks内核覆盖在断层图像中的一个小裂隙区域上的情况。

通常说来，二维DoS滤波的方法可以有效地检测出二维地震图像中的线状结构，然而，断层结构在实际中通常表现为一块连续的平面，因此，如果只对地震属性体进行线状结构检测，会有很大的局限性。

发明内容