[发明专利]基于小波域卡尔曼滤波的地震互相关信号拾取方法和系统

说明书

本发明属于地震勘探技术领域，涉及一种基于小波域卡尔曼滤波的地震互相关信号拾取方法和系统，包括以下步骤：S1将各检测点获得的地震信号进行小波转换，并获取小波系数；S2将其中两个检测点获得的地震信号的小波系数进行互相关，获得小波互相关函数；S3根据小波互相关函数，获得小波互相关的图像，并在图像中获取一地震道的目标波场；S4通过卡尔曼滤波，根据地震道的目标波场获取地震道集的目标波场；S5将地震道集的目标波场转换为新的小波互相关函数，并将新的小波系数函数转换至时间偏移距域，获得地震相关信号。其应用了多维度的卡尔曼滤波，能有效压制互相关数据中的噪声，并提高小波域互相关的质量。

技术领域

本发明是关于一种基于小波域卡尔曼滤波的地震互相关信号拾取方法和系统，属于地震勘探技术领域。

背景技术

地震互相关信号在地球物理学中起着至关重要的作用。例如，在利用旅行时求取速度结构时，可以从观测记录和正演模拟记录的互相关中提取相移信息，以约束地下速度模型。当地震互相关信号波形简单且相似时，可以通过互相关峰值相的滞后时间，来估算两条地震道之间的时差。地震互相关信号另一个重要的应用是地震干涉法：同一震源激发，将两个检波器记录的地震信号互相关并叠加，可以计算出一个检波器激发、另外一个检波器接收的格林函数。该方法既可以应用于勘探中的虚拟源成像，也适用于大地球物理中的背景噪声成像。背景噪声互相关重构的格林函数包括台站之间传播的面波等的多种震相，可用于估算地下不同尺度的介质速度。但是，互相关方法通常假定输入的数据是固定的，然而由于多种波场的存在，实际地震数据并非如此。而且在地震干涉法中，大多数采集的数据无法满足震源封闭的假设条件，因此得到的互相关格林函数往往低信噪比较低。所以，需要对干涉数据进行处理恢复其覆盖范围，使互相关处理有效。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种基于小波域卡尔曼滤波的地震互相关信号拾取方法和系统，其应用了多维度的卡尔曼滤波，能有效压制互相关数据中的噪声，并提高小波域互相关的质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于小波域卡尔曼滤波的地震互相关信号拾取方法，包括以下步骤：S1将各检测点获得的地震信号进行小波转换，并获取小波系数；S2将任意两个检测点获得的地震信号的小波系数进行互相关，获得小波互相关函数；S3根据小波互相关函数，获得小波互相关的图像，并在图像中获取一地震道的目标波场；S4通过卡尔曼滤波，根据地震道的目标波场获取地震道集的目标波场；S5将地震道集的目标波场转换为新的小波互相关函数，并将新的小波互相关函数转换至时间偏移距域，获得地震相关信号。

进一步，S1中小波系数的公式为：

其中，是小波系数，X(t)是t时刻获得的地震信号，是Ricker母小波，符号f和λ分别是小波频率和平移量，T为测试时长。

进一步，S2中的小波互相关函数WM(f,τ)为：

其中，和是分别在检波器A和检波器B处获取的噪声波场的小波系数函数，τ为检波器A和检波器B之间的时间延迟，f和λ分别是小波频率和平移量。

进一步，步骤S3中，在图像中获取一地震道的目标波场的方法为：对小波互相关的图像窗口化，根据每个窗口附近小波系数的局部平均幅度来选择阈值，并保持小波系数的幅度高于阈值的小波系数，将小波系数的幅度低于阈值的小波系数的值设置为零。

进一步，地震道的目标波场对应的互相关函数为：

WM₀(f,τ)＝W(f,τ)*_f,τWM(f,τ)