[发明专利]基于稀疏约束的抗假频射线束进行地震数据去噪的方法

权利要求书

1.基于稀疏约束的抗假频射线束进行地震数据去噪的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、输入炮道集或叠后数据道集，获取观测系统参数及三维时间-空间域地震数据d(x,y,t)；

S2、通过快速傅里叶变换算法将三维时间-空间域地震数据d(x,y,t)转换到三维频率-空间域地震数据d(x,y,ω)；

S3、根据观测系统参数构建平面波基函数，对三维频率-空间域地震数据d(x,y,ω)使用共轭梯度法由低频到高频求解稀疏约束反问题，并将低频射线束谱作为高频反演的约束，求解得到三维频率域射线束谱s(p_x,p_y,ω)；

S4、对三维频率域射线束谱s(p_x,p_y,ω)进行反傅里叶变换后得到三维时间域射线束谱s(p_x,p_y,t)，对三维时间域射线束谱s(p_x,p_y,t)进行滤波处理并提取其中的有效信号成分后得到滤波处理后的三维时间域射线束谱s′(p_x,p_y,t)；

S5、对滤波处理后的三维时间域射线束谱s′(p_x,p_y,t)进行反变换，得到去噪数据；

在步骤S3中，根据指数函数e^iωp·x和矩阵外积的运算规则，三维单频平面波基函数由二维线性同相轴单频向量外积得到，且在空间采样规则的情况下，平面波单频片的内积结果等价于等比数列求和：

所述式(1)被用于生成射线束形成反问题中法方程内积矩阵的各个元素；

在步骤S3中，根据射线束源的稀疏假设，建立L2+L1范数约束的反演目标函数为使用迭代再加权方法得到所述式(2)的L2+L2近似为其中的加权项w由低频成分的反演结果构建并得到频率域射线束源的显式表示为使用共轭梯度法求解式(5)由低频到高频求解反演结果即步骤S3中的三维频率域射线束谱s(p_x,p_y,ω)，其中，内积矩阵由规则采样下的显式计算式(1)直接生成，对角加权矩阵dig(ω_jf)由低频成分的反演结果得到；

其中，t为时间；Δp_x表示对空间x方向射线参数p_x的采样间隔，△p_y表示对空间y方向射线参数p_y的采样间隔；x₁表示空间x方向的参考道坐标，即x方向坐标原点；Δx表示空间x方向相邻两道信号间的采样间隔，nx表示空间x方向采样道数；y₁表示空间y方向的参考道坐标，即y方向坐标原点；Δy表示空间y方向相邻两道信号间的采样间隔，ny表示空间y方向采样道数；

其中，s是s(p_x,p_y,ω)的向量；d是d(x,y,ω)的向量，|| ||₁表示对变量的L1范数稀疏约束；表示对变量的L2范数约束；λ用于调整不同约束的强度；式(4)中w_jp,jf表示在第jf个频率ω_jf构建的第jp个射线参数的加权能量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S1中，所述观测系统参数包括时间采样点数、时间采样间隔、空间采样位置、空间采样间隔、地震数据倾角采样范围和倾角采样间隔。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S2中，以多线程并行计算的方式对三维时间-空间域地震数据d(x,y,t)按数据道进行一维快速傅里叶变换，并根据快速傅里叶变换算法的特性，将三维时间-空间域地震数据道的时间采样点数扩充为2的指数次幂。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S4中，所述对三维时间域射线束谱s(p_x,p_y,t)进行滤波处理并提取其中的有效信号成分的步骤为：在所述三维时间域射线束谱s(p_x,p_y,t)中使用滤波窗提取保留其中的有效信号对应的射线束谱能量，同时去除噪声能量。