[发明专利]多维空间时空时频峰值滤波消减地震勘探随机噪声的方法

摘要

本发明涉及一种多维空间时空时频峰值滤波消减地震勘探随机噪声的方法，属于多维随机噪声消减方法。首先阐述了多维时空时频峰值滤波算法原理，设计了一种多维空间时空轨线滤波方法，实现在多维时空轨线空间的重采样和时频峰值滤波随机噪声消减，并结合合成地震勘探记录优化实际地震勘探记录处理方法。通过合成数据和实际记录结果表明，该方法能够有效消减低信噪比情况下地震勘探随机噪声，并能保持多维地震勘探数据中的有效信号。本发明为多维地震勘探随机噪声消减提供了一种有效工具，能用于具有复杂随机噪声的低信噪比地震勘探信号提取和保真恢复，该发明实用性强，易于实现。

主权项

1.一种多维空间时空时频峰值滤波消减地震勘探随机噪声的方法，其特征在于：包括以下几个步骤：(1)构建多维时空滤波轨线，常规多维地震勘探观测数据为检波器记录的地下反射信号和环境噪声的叠加，表示为：D(x)＝S(x)+V(x)其中多维地震观测数据为D(x)，x表示多维空间坐标，S(x)为有效地震勘探信号，V(x)为随机噪声；多维时空滤波轨线是多维时频峰值滤波的滤波路径，多维时空滤波轨线定义为：tr(x)＝φ(x)其中φ(·)是M维滤波轨线；通过计算多维时空滤波轨线参数，获得多维时空滤波轨线的估计表示为：其中||.||表示欧几里得范数，a表示滤波轨线参数；获得多维时空滤波轨线的估计的步骤如下：利用地震记录多维特征构建多维时空滤波轨线，采用相似性函数作为代价函数，预测当前道与相邻道的同相轴走向，估计多维时空滤波轨线函数，对于多维地震数据，第i道地震数据为di，每道数据包含m个采样点,其同相轴与相邻道dk局部延迟为τi,k；为确定该延迟时间，以第i道的任一点为中心设置解析窗，解析窗倾角为θ，计算解析窗内地震数据的相似系数，记作PθD，改变倾角重复上述步骤，将最大相似系数所在方向作为第i道与第k道的局部延迟：其中P_θ为倾角为θ的解析窗的特征提取算子，这里采用相似系数算子，利用递归方法，根据计算得到的局部延迟信息获得下一道的局部延迟信息，则待处理数据的局部延迟可表示为τ＝[τ_1,2,τ_2,3,…,τ_N‑1,N]，其中N为地震数据包含地震道数，由此计算多维时空滤波轨线参数，获得多维时空滤波轨线的估计(2)多维数据重采样沿多维时空滤波轨线对数据进行采样，采样时以道为横轴，以采样点为纵轴，将地震道与滤波轨线相交的点作为采样点，这样每一条轨线对应一个样本序列，并将轨线沿纵轴依次平移并提取样本序列，直到完成整个地震勘探记录的重采样，得到的重采样数据Dr(x)，表示为：(3)重采样数据调制编码在多维时空轨线域，对重采样数据Dr(x)进行频率调制编码，将其转换为解析信号z(x)，即：式中exp为指数函数，μ为尺度因子，λ为积分变量,j为虚数单位；(4)计算解析信号的时频分布计算解析信号的时频分布，根据需要选择伪维格纳威拉分布或其高分辨率改进版本，得到解析信号的伪维格纳威拉分布Wz(x,f)，表示为：其中f表示频率，*表示复共轭操作,υ为积分变量，窗函数h(υ)的长度记作窗长WL，窗函数长度的确定如下：其中fh为信号的最高频率，σ2为随机噪声方差，C是特征参数，根据信号和噪声的统计特性来描述；(5)获得滤波信号，对解析信号的时频分布进行峰值滤波，计算解析信号的时频分布峰值频率作为有效信号的估计，即：式中为滤波后的信号，经过时频域峰值滤波，所获得的滤波信号为真实信号的无偏估计。