基于形态分量分析的二维地震信号重建算法研究
  • 【摘要】

    地震信号重建在石油地震勘探资料处理中具有重要意义。它能够用来重建缺失的地震道,给波动方程偏移等后续处理模块提供规整的输入数据,实现不同区块间的连片处理,有助于消除海上采集中的羽状漂移和多次波等。为了更好地表达地震信号中的不同内蕴特征,进一步提升重建算法性能,本文在形态分量分析理论框架下开展地震信号重建新算法研究。主要工作概述如下:
      (1)形态分量分析框架下基于DCT和曲波字典组合的地震信... 展开>>
    地震信号重建在石油地震勘探资料处理中具有重要意义。它能够用来重建缺失的地震道,给波动方程偏移等后续处理模块提供规整的输入数据,实现不同区块间的连片处理,有助于消除海上采集中的羽状漂移和多次波等。为了更好地表达地震信号中的不同内蕴特征,进一步提升重建算法性能,本文在形态分量分析理论框架下开展地震信号重建新算法研究。主要工作概述如下:
      (1)形态分量分析框架下基于DCT和曲波字典组合的地震信号重建研究
      针对单一型数学变换或字典不能有效刻画地震信号的形态特征多样性这一问题,本文在形态分量分析(MCA)框架下,提出了一种基于离散余弦变换(DCT)与曲波双字典组合的地震信号重建算法。该算法首先将信号分解成局部奇异形态分量以及平滑与线状形态分量。然后采用 DCT字典表示局部奇异分量,采用曲波字典表示平滑与线状分量。再以迭代求解方式逐一重建各分量,最后将重建后的分量合并。人工合成地震信号、二维叠前及叠后实际地震信号重建实验表明,该算法能很好完成重建,重建精度不仅要高于非抽样小波变换(UDWT)与曲波字典、曲波与曲波字典、余弦调制滤波器组与曲波等其它双字典组合,而且更是要高于DCT、UDWT、或曲波等单一型字典。
      (2)形态分量分析框架下基于波原子变换字典的地震信号重建研究
      地震信号具有震荡特点,虽然DCT或 UDWT等变换能捕获沿震荡方向的形态特征,但对穿过该方向的特征描述不够,而波原子变换作为一种新的多尺度几何分析工具,能够弥补以上不足,且对震荡信号具有最优稀疏表示。为此本文提出了MCA框架下基于波原子变换字典的二维地震信号重建算法。该算法首先对二维地震信号进行形态分量分解,分别获得局部奇异分量和平滑与线状分量。然后利用波原子字典重建局部奇异分量;仍然利用曲波字典重建平滑线状分量,最后将重建结果合并。实验表明,基于波原子变换字典的地震信号重建精度不仅要高于DCT和曲波字典组合,而且更是要高于非抽样小波变换(UDWT)与曲波字典、曲波与曲波字典、余弦调制滤波器组与曲波等其它双字典组合。
      (3)形态分量分析框架下基于多冗余字典线性组合的地震信号重建研究
      地震信号是地下复杂地质结构的响应,具有特征多样性特点,仅依靠单一型字典或者双字典组合未必能够有效刻画这种特征多样性。本文尝试在MCA框架下实现地震信号更精细的分解,并用多个过完备冗余字典的线性组合来重建地震信号。通过对体现不同特征的分量进行有针对性的重建,并在重建中采用硬阈值筛选和指数递减更新策略,获取更高的重建性能。实验表明基于多字典线性组合的重建算法不仅能够有效重建地震信号,而且能适应复杂地震信号重建情形。该算法与基于波原子变换字典的地震信号重建算法性能相当,但比其它双字典组合的重建效果要好,更要优于单一型字典的重建效果。 收起<<

  • 【作者】

    刘志峰 

  • 【学科专业】

    电子与通信工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    河北工业大学

  • 【导师姓名】

    周亚同

  • 【学位年度】

    2014

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    地震信号重建  形态分量分析  离散余弦变换  压缩感知