【摘要】：作為石油和天然氣等傳統(tǒng)資源的開(kāi)發(fā)手段,地震勘探得以長(zhǎng)久進(jìn)步和發(fā)展。在地震勘探的信號(hào)采集階段,檢波器接收到的地震波中含有包括噪聲在內(nèi)的所有壓裂信息。而在地震資料的分析、解釋過(guò)程中,只有有效波能提供有價(jià)值的地層信息;混雜在地震資料中的隨機(jī)噪聲大大增加識(shí)別有效波的困難程度。因此,研究一種能有效提高地震資料的信噪比和分辨率的隨機(jī)噪聲壓制方法是十分必要的。本文的主要研究?jī)?nèi)容是地震信號(hào)中隨機(jī)噪聲消減的實(shí)現(xiàn)方法。地震資料噪聲壓制問(wèn)題作為世界各國(guó)地質(zhì)學(xué)家研究的熱點(diǎn),現(xiàn)存有很多行之有效的解決方案。其中,時(shí)頻峰值濾波(Time-Frequency Peak Filtering,TFPF)算法無(wú)論在信噪比提升效果還是計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度上都表現(xiàn)優(yōu)異。本文首先分析了傳統(tǒng)時(shí)頻峰值濾波及其改進(jìn)算法——拋物軌線時(shí)頻峰值濾波(Parabolic-Trace Time-Frequency Peak Filtering,PT-TFPF)算法的原理,并分析總結(jié)出時(shí)頻峰值濾波系列方法實(shí)現(xiàn)無(wú)偏估計(jì)的條件。其次通過(guò)在人工合成地震記錄和實(shí)際地震資料上的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種算法的優(yōu)點(diǎn)和不足,為后續(xù)改進(jìn)做好準(zhǔn)備。根據(jù)TFPF算法的無(wú)偏估計(jì)條件,為了提高待處理序列線性度,滿足地震信號(hào)的保幅要求,本文提出了基于塊匹配的時(shí)頻峰值濾波改進(jìn)方法(Time-Frequency Peak Filtering based on Block Matching,BM-TFPF)。BM-TFPF算法將原信號(hào)分解為一系列大小相同、相互重疊的子塊。由于地震同相軸具有時(shí)空相似性,因此相鄰?fù)噍S上的子塊波形相似。該算法通過(guò)計(jì)算各個(gè)子塊與鄰域內(nèi)其他子塊的歐氏距離來(lái)衡量子塊間的相似程度,并將滿足相似判別條件的子塊按列重新排列成一個(gè)新矩陣。由于矩陣的各列是相似的,因此矩陣行方向上的線性度較高,對(duì)新組成的矩陣進(jìn)行行方向的時(shí)頻峰值濾波可以得到近似地?zé)o偏估計(jì)。最終將所得的各子塊估計(jì)放回子塊的原始位置,并進(jìn)行加權(quán)聚合得到噪聲消減后的地震資料估計(jì)。相比于PT-TFPF算法,BM-TFPF算法不僅實(shí)現(xiàn)了線性度的自適應(yīng)提升,而且避免了固定窗長(zhǎng)對(duì)不同頻率有效波的峰值衰減,提高有效信號(hào)的保幅程度。針對(duì)高頻段噪聲壓制困難問(wèn)題,考慮到地震有效信號(hào)與隨機(jī)噪聲的頻率特性以及空間方向特性(有效信號(hào)是各向異性的,而隨機(jī)噪聲是各向同性的),本文提出了基于塊匹配的雙樹(shù)復(fù)小波消噪的改進(jìn)方法(The Improved Method based on Block Matching in Dual-Tree Complex Wavelet Transform,BM-DTCWT)。首先,考慮到有效信號(hào)與隨機(jī)噪聲的方向性差異,BM-DTCWT算法采用各向異性的二維雙樹(shù)復(fù)小波(Dual-Tree Complex Wavelet Transform,DTCWT)對(duì)原始地震資料進(jìn)行分解。在信號(hào)較為明顯的低頻尺度,通過(guò)計(jì)算能量判斷各方向分量的信號(hào)含量,在不同方向分量上采用不同的閾值實(shí)現(xiàn)噪聲壓制。本算法在有效信號(hào)含量較少的方向上率先濾除大量隨機(jī)噪聲,保護(hù)了有效信號(hào)的細(xì)節(jié)信息。其次,針對(duì)高頻段有效信號(hào)微弱,難以實(shí)現(xiàn)噪聲壓制的問(wèn)題,BM-DTCWT算法根據(jù)有效波的時(shí)空相似性,利用塊匹配算法構(gòu)建低秩矩陣,然后利用奇異值分解實(shí)現(xiàn)低秩逼近,以達(dá)到高頻分量的濾波目的。最后將噪聲壓制后的各個(gè)分量進(jìn)行雙樹(shù)復(fù)小波重構(gòu)得到去噪后的地震資料。本文在研究了TFPF和DTCWT兩種時(shí)頻消噪算法的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了兩種對(duì)應(yīng)的噪聲壓制改進(jìn)方案,并把他們應(yīng)用到人工合成記錄與實(shí)際地震資料中驗(yàn)證其可行性及有效性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631.44

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本文編號(hào)：2434450