[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

说明书

本发明公开了基于稀疏约束的抗假频射线束进行地震数据去噪的方法，属于地球物理勘探领域，包括：S1获取观测系统参数及三维时间‑空间域地震数据；S2通过快速傅里叶变换算法将三维时间‑空间域地震数据转换到三维频率‑空间域地震数据；S3构建平面波基函数，对三维频率‑空间域地震数据使用共轭梯度法由低频到高频求解稀疏约束反问题，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；S4对三维频率域射线束谱进行反傅里叶变换后得到三维时间域射线束谱，进行滤波处理并提取其中有效信号成分；S5对滤波处理后的三维时间域射线束谱进行反变换后得到去噪数据。本发明能够获得分辨率、低假频能量泄露的射线束，提高地震数据去噪效果。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，特别涉及一种基于稀疏约束的抗假频射线束进行地震数据去噪的方法。

背景技术

勘探地震数据描述为线性有效信号与噪声的叠加，其可以视为多个局部平面波飘在满足不同统计分布特征的随机噪音中，线性信号预测的是勘探地震数据分析的基本出发点。

射线束形成模型被广泛应用于压制地震数据采集过程中引入的随机噪声，并能够用于压制与有效反射波射线参数不同的线性噪声，比如面波、多次波等。射线束形成模型假设局部平面波由p方向上的射线束源产生，根据线性信号在检波器阵列之间的线性相位移关系，构建平面波基函数以用于表达地震数据中的有效信号和分解平面波。

传统的射线束形成方法等价于局部线性拉冬变换，但由于地震数据有限的空间尺度，以及平面波基函数的非正交和非完备性，导致形成的射线束谱往往存在泄漏噪声和低分辨率的问题。另外，空间采样不足同样会导致形成的射线束谱中出现很多空间假频能量，它是降低射线束形成结果分辨率和信噪比的另一个重要因素，该现象在实际地震资料处理中表现得更加明显。

发明内容

针对现有技术存在的传统射线束形成方法对地震数据进行平面波分解时形成的射线束谱分辨低以及能量泄露严重的问题，本发明的目的在于提供一种基于稀疏约束的抗假频射线束进行地震数据去噪的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种基于稀疏约束的抗假频射线束进行地震数据去噪的方法，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。

优选的，在S1中，所述观测系统参数包括时间采样、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。

优选的，在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，将时间域地震数据道的时间采样点数扩充为2的指数次幂。