[发明专利]一种基于自适应复锐化扩散的沙漠地区地震勘探去噪方法

说明书

本发明涉及一种基于自适应复锐化扩散的沙漠地区地震勘探去噪方法，属于噪声压制方法。借助结构张量构建复锐化扩散滤波在梯度方向上的扩散系数，使其随地震勘探数据一致性程度非线性变化，从而控制对地震勘探数据信号区域和噪声区域的扩散程度，在此基础上，进一步利用结构张量的特征向量调节一致方向上的扩散系数，使扩散强度随地震不同区域变化而变化，进而增强复锐化扩散对同相轴幅度和结构的保持能力。合成数据和实际沙漠地区记录处理结果表明，本发明能够有效压制与地震勘探信号具有相似波形和频带的沙漠随机噪声，同时改善了对地震勘探信号保持效果，尤其对陡峭同相轴的恢复更加清晰和准确，具有实用性和有效性。

技术领域

本发明属于沙漠地区地震勘探随机噪声的压制方法，具体涉及的是沙漠地区地震勘探记录中随机噪声压制。本发明利用结构张量获取地震勘探数据纹理结构信息，进而构建复数域锐化扩散滤的自适应扩散系数，从而实现随地震勘探数据纹理结构特征自适应扩散滤波和信号保持。

背景技术

随着易采易探的油气藏的减少和地震勘探技术的不断发展，地震勘探逐步向复杂恶劣地表地质地区推进，其勘探难度在不断加大，需要不断改进地震勘探数据处理方法来适应越来越复杂的数据和地质情况。沙漠地区蕴含大量的油气资源，近年来对沙漠地区的地震勘探活动日益增多。由于沙漠地区采集条件恶劣，沙层松散，地表受风速影响引起沙丘形状变化，噪声幅值大，因此，所收集到的地震勘探资料不同程度地被强随机噪声所污染，信噪比低。与其他地区地震勘探随机噪声相比，沙漠随机噪声具有非平稳，非线性，时空非均匀性等特征，且频率低，相关性强，和有效信号具有相似的时域波形和交叉的频带。沙漠随机噪声复杂的性质严重影响有效信号的辨识和拾取，不宜直接利用野外地震勘探资料做地质解释，需要对地震勘探数据进行噪声压制处理，提高地震勘探资料的信噪比，从中提取有效信息，为下一步的地质解释提供可靠的数据资料。

当前在地震勘探随机噪声压制处理方面有很多优秀的去噪技术，代表性的如小波变换，P-M扩散滤波，时频峰值滤波等。小波变换去噪方法将地震勘探资料分解到不同频率段的尺度上，并在各个层次设置相应的阈值，实现小波域地震勘探资料的随机噪声消减。但是因为沙漠随机噪声与有效信号频域范围有重叠部分，存在于相同尺度，且能量较强，信号和噪声很难分离。时频峰值滤波将地震勘探信号调制后进行时频域滤波，能够有效压制低信噪比地震勘探记录中的随机噪声。该方法是建立在高斯噪声基础上的，而沙漠低频随机噪声在时空滤波矢量空间呈非高斯分布，能量强，很难被有时频峰值滤波有效压制。P-M滤波作为经典非线性扩散滤波，该方法不受信号和噪声频带重叠的影响，同时可以在去除噪声的同时保留信号边缘等纹理结构部分。但是会出现阶跃效应，产生虚假边缘。复锐化扩散滤波是以偏微分方程为基础的滤波方法，其将复数域扩散滤波与shock滤波器结合，包含两部分，一部分为shock锐化，另一部分为复数域扩散平滑，两者同时作用。利用复锐化扩散滤波结果的虚部控制shock锐化器，解决了shock锐化器对噪声敏感的缺点，同时shock锐化器对信号的锐化增强作用改善了扩散部分易过分平滑信号的缺点。然而，当复锐化扩散滤波应用于沙漠地区地震勘探数据处理时，由于地震勘探数据具有丰富的纹理结构特征如同相轴结构，且沙漠随机噪声具有与同相轴结构相似的波形和频带，在消除沙漠随机噪声的同时保留这些纹理结构信息有助于地震资料的解释说明，而复数域扩散部分的扩散系数为定值，不能识别同相轴而做出相应改变，所以在扩散过程中会将这些有用的纹理结构信息同沙漠随机噪声一样平滑掉，无法有效恢复甚至增强同相轴信息。

通过分析上述方法表明，现有的地震勘探降噪方法在处理沙漠地区地震勘探随机噪声时面对的共同问题是沙漠随机噪声固有的复杂特性：低频率，强相关性，和有效信号具有相似的时域波形和交叉的频带。这严重影响地震勘探数据低频带信号的恢复，因此，需要探索有效压制沙漠地区地震勘探随机噪声，恢复弱有效信号，保持信号细节和结构地震勘探信号处理方法。

发明内容

本发明提供一种基于自适应复锐化扩散的沙漠地区地震勘探去噪方法，以解决现有的地震勘探降噪方法在处理沙漠地区地震勘探随机噪声时存在的严重影响地震勘探数据低频带信号恢复的问题。