专利名称：一种用于地震勘探的数字化建模方法
技术领域：
本发明涉及石油地震勘探资料处理与解释技术领域，确切地说涉及一种应用于起 伏地表弹性波正演的建模方法。
背景技术：
随着中国经济的高速发展，对石油能源的需求也越来越大，国家相关部门加大了 石油勘探的力度和广度；随着对具有复杂地表结构的山地地震勘探工作的开展，为了更加 准确、更加有针对性的进行山地地震勘探，对地质模型的准确性要求也越来越高。因此，如 何提供更加真实的反应地下介质情况的正演模型成为地球物理工作者的重要任务。通过对 纸质构造等值线的数字化，则能够获得更加真实反映地下情况的地质模型，为地球物理正 演模拟提供技术支撑。近十年随着计算机硬件和软件的高速发展，目前我们的地质构造等值线图大多以 电子格式存储于计算机硬件中，但以前几十年我们地质工作者采集的地质资料均是以纸质 的形式存储，纸质地质构造等值线图保存以及再利用已经成为我们一个急需解决的问题。 如何重新利用我们以前多年花费大量人力物力采集到的珍贵资料成了当前地球物理及地 质学科一个重要课题。纸质构造等值线图数字化功能的主要目标就是基于不同灰度的纸质构造等值线 图扫描图片进行等值线的准确高效自动追踪，以实现纸质构造等值线图的数字化，为地震 勘探提供一种新的建模方法，同时最大程度的挖掘历史资料的实用价值。纸质构造图数字 化的难点是一个图像识别问题，它属于计算机图形学的范畴，目前在计算机图形学学科针 对这个问题主要有以下几种处理方法
1、轮廓识别法
目前对于二值图像的较准确的轮廓提取算法一般有用折线分段和对分段曲线拟合、多 边形近似逼近、折线近似等方法，它们都存在计算量大，运算速度慢的问题。无法将它们用 在像在线图形识别这类对实时性要求较高的应用场合下。一个图形被扫描进计算机后，使 它生成一个二值图像矩阵(其中图形部分全为白，背景部分为黑，为了便于分析，将图形部 分每个点都用1表示，背景点用0表示)。通常对扫描进计算机的图像，图形边缘都会有些 小锯齿，且内部一般无空洞，也不会产生长条形的边缘噪声。2、基于神经网络图像识别方法
图像识别涉及大量的信息运算，要求处理速度快、识别精度高，神经网络的实时性和容 错性要符合图像识别的要求。利用改进的BP神经网络算法对旋转畸变图像进行了定位和 识别，改进算法将附加动量项与自适应学习速率相结合，有效地抑制了网络陷入局部极小 点，提高了网络的训练速度。3、Hopfield网络图像识别方法
31982年，Hopfield提出一种反馈神经网络模型(HNN) [3_4]，并证明在高强度连接下 的神经网络依靠集体协同作用能自发产生计算行为。通过TSP问题的成功解决，从而开辟 了神经网络模型在计算机科学应用中的新开地，并受到广泛关注和应用。Hopfield网络作 为一种全连续型的神经网络，曾经为人工神经网络的发展进程开辟了新的研究途径。它利 用与阶层型神经网络不同的结构特征和学习方法，模拟生物神经网络的记忆机理，获得了 令人满意的结果。尽管Hopfield神经网络只是对大脑的粗略而简单的模仿，无论在功能 上，还是在规模上都比真正的神经网络存在了较大的差距。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种应用于起伏地表弹性波正演的建模方 法，本发明基于不同灰度的纸质构造等值线图扫描图片，根据纸质构造等值线片质量 以及等值线连续性的不同，实现了纸质构造等值线图准确高效的自动追踪，自动追踪完成 后实现了纸质构造等值线图的数字化，为地震勘探提供一种新的建模方法。本发明是通过采用下述技术方案实现的
一种用于地震勘探的数字化建模方法，其特征在于针对纸质构造图的图片质量比较 差，构造图的等值线存在间断不连续的情况，采用间隔自动追踪算法对纸质构造图进行处 理，处理步骤如下
(1)、对扫描图片进行图像处理，使纸质构造图中的等值线与背景具有较明显的色差；
(2)、鼠标点击等值线上的有效点获取搜索起点，所获取的搜索起点既作为头点，又作 为尾点，然后向搜索起点的前后两个方向追踪等值线；
(3)、在进行点搜索之前，设置四个参数的门限值，这四个参数分别是像素差门限值、点 间距门限值、搜索半径门限值以及夹角门限值，门限值是一个程序能够理解的参数值，在搜 索过程中，确定这四个门限值为程序判断标准，比如半径门限值，如果确定为10，则在搜索 下一个点时，软件只会在10以内的半径范围进行搜索；像素差门限值即是点与周围环境之 间的灰度比，如果在设定的范围之内，则认为是同一种介质，以头点为搜索起点搜索，在头 点方向上以头点为中心向外搜索在进入程序之初给定的搜索半径范围的正方形上的像素 点，半径范围一般可以设置为5-15，一般设为10，比较这些像素点与中心点的灰度差是否 在程序使用者的允许范围内，灰度差一般设置为50。如果等值线中只存在鼠标点击的起点，则从符合条件的像素点中选择灰度值最接 近黑色的像素点作为第二点存入线中；
如果等值线上至少存在两个像素点，则从这些符合条件的像素点中选取符合夹角条件 的像素点，即这个像素点与头点所确定的直线，与头点和它前面的相邻点所构成的直线的 夹角最小且小于最初设定的门限值，同时这个像素点与等值线上的其它像素点的距离也要 大于某个门限值；找到符合这些条件的像素点后，将这个像素点加入到线中，下次头点方向 的追踪将以这个像素点为起点；
(4)、以尾点为搜索起点搜索，在尾点方向上以尾点为中心向外搜索最初设定的半径门 限值的正方形上的像素点，比较这些像素点与中心点的灰度差是否在最初设定的允许范围 内；
如果等值线中只存在鼠标点击的尾点，则从符合条件的像素点中选择灰度值最接近黑
4色的像素点作为第二点存入线中；
如果等值线上至少存在两个像素点，则从这些符合条件的像素点中选取符合夹角条件 的像素点，即这个像素点与尾点所确定的直线，与尾点和它前面的相邻点所构成的直线的 夹角最小且小于最初设定的门限最大值，同时这个像素点与等值线上的其它像素点的距离 也要大于某个门限值；找到符合条件的像素点后，将这个像素点加入到线队列中，并将该点 设置为尾点，作为下次尾点方向追踪的起点；
(5)、追踪到下一个点的时候，则依次重复步骤(3)和(4)，如果步骤(3)或者步骤(4)中 没有找到符合条件的像素点，则改变搜索半径，以当前的头点和尾点按步骤(3)或步骤(4) 重新进行搜索；
(6)、如果在用户设定的门限值，以及重复步骤(3)、(4)均无法找到下一个点的时候，则 自动追踪停止，自动追踪完成后，则获得此纸质构造等值线图的数字信息，完成纸质构造等 值线图的数字化，生成的数据成为地震勘探的模型数据。与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下
采用本发明所说的步骤(1)至(6)，形成的技术方案，尤其适用于针对纸质构造图的图 片质量比较差，构造图的等值线存在间断不连续的情况，实现了纸质构造等值线图准确高 效的自动追踪，自动追踪完成后实现了纸质构造等值线图的数字化，为地震勘探提供一种 新的建模方法。并且，尤其是采用本发明中所说的步骤(2)、(3)和(4)后，其最大优点是自动追踪 出的等值线不会产生分岔，这样就能够克服扫描图片上出现的线交叉的问题。
下面将结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明，其中 图1为间隔自动追踪算法流程图。
具体实施例方式本发明针对纸质构造图的图片质量比较差，构造图的等值线存在间断不连续的情 况，采用间隔自动追踪算法对纸质构造图进行处理，处理步骤如下
(1)、对扫描图片进行图像处理，使纸质构造图中的等值线与背景具有较明显的色差；
(2)、鼠标点击等值线上的有效点获取搜索起点，所获取的搜索起点既作为头点，又作 为尾点，然后向搜索起点的前后两个方向追踪等值线；
(3)、在进行点搜索之前，设置四个参数的门限值，这四个参数分别是像素差门限值、点 间距门限值、搜索半径门限值以及夹角门限值，门限值是一个程序能够理解的参数值，在搜 索过程中，确定这四个门限值为程序判断标准，比如半径门限值，如果确定为10，则在搜索 下一个点时，软件只会在10以内的半径范围进行搜索；像素差门限值即是点与周围环境之 间的灰度比，如果在设定的范围之内，则认为是同一种介质。以头点为搜索起点搜索，在头 点方向上以头点为中心向外搜索在进入程序之初给定的搜索半径范围的正方形上的像素 点，半径范围一般可以设置为5-15，一般设为10，比较这些像素点与中心点的灰度差是否 在程序使用者的允许范围内，灰度差范围为40-60，一班设为50。如果等值线中只存在鼠标点击的起点，则从符合条件的像素点中选择灰度值最接近黑色的像素点作为第二点存入线中；
如果等值线上至少存在两个像素点，则从这些符合条件的像素点中选取符合夹角条件 的像素点，即这个像素点与头点所确定的直线，与头点和它前面的相邻点所构成的直线的 夹角最小且小于最初设定的门限值，同时这个像素点与等值线上的其它像素点的距离也要 大于某个门限值；找到符合这些条件的像素点后，将这个像素点加入到线中，下次头点方向 的追踪将以这个像素点为起点；
(4)、以尾点为搜索起点搜索，在尾点方向上以尾点为中心向外搜索最初设定的半径门 限值的正方形上的像素点，比较这些像素点与中心点的灰度差是否在最初设定的允许范围 内；
如果等值线中只存在鼠标点击的尾点，则从符合条件的像素点中选择灰度值最接近黑 色的像素点作为第二点存入线中；
如果等值线上至少存在两个像素点，则从这些符合条件的像素点中选取符合夹角条件 的像素点，即这个像素点与尾点所确定的直线，与尾点和它前面的相邻点所构成的直线的 夹角最小且小于最初设定的门限最大值，同时这个像素点与等值线上的其它像素点的距离 也要大于某个门限值；找到符合条件的像素点后，将这个像素点加入到线队列中，并将该点 设置为尾点，作为下次尾点方向追踪的起点；
(5)、追踪到下一个点的时候，则依次重复步骤(3)和(4)，如果步骤(3)或者步骤(4)中 没有找到符合条件的像素点，则改变搜索半径，以当前的头点和尾点按步骤(3)或步骤(4) 重新进行搜索；
(6)、如果在用户设定的门限值，以及重复步骤(3)、(4)均无法找到下一个点的时候，则 自动追踪停止，自动追踪完成后，则获得此纸质构造等值线图的数字信息，完成纸质构造等 值线图的数字化，生成的数据成为地震勘探的模型数据。
权利要求
1.一种用于地震勘探的数字化建模方法，其特征在于针对纸质构造图的图片质量比 较差，构造图的等值线存在间断不连续的情况，采用间隔自动追踪算法对纸质构造图进行 处理，处理步骤如下(1)、对扫描图片进行图像处理，使纸质构造图中的等值线与背景具有较明显的色差；(2)、鼠标点击等值线上的有效点获取搜索起点，所获取的搜索起点既作为头点，又作 为尾点，然后向搜索起点的前后两个方向追踪等值线；(3)、以头点为搜索起点搜索，在头点方向上以头点为中心向外搜索给定的搜索半径门 限值的正方形上的像素点，比较这些像素点与中心点的灰度差是否在给定的像素差门限值 内；如果等值线中只存在鼠标点击的起点，则从符合条件的像素点中选择灰度值最接近黑 色的像素点作为第二点存入线中；如果等值线上至少存在两个像素点，则从这些符合条件的像素点中选取符合夹角条件 的像素点，即这个像素点与头点所确定的直线，与头点和它前面的相邻点所构成的直线的 夹角最小且小于给定的夹角门限值，同时这个像素点与等值线上的其它像素点的距离也要 大于某个门限值；找到符合这些条件的像素点后，将这个像素点加入到线中，下次头点方向 的追踪将以这个像素点为起点；(4)、以尾点为搜索起点搜索，在尾点方向上以尾点为中心向外搜索给定的搜索半径门 限值的正方形上的像素点，比较这些像素点与中心点的灰度差是否在给定的像素差门限值 内；如果等值线中只存在鼠标点击的尾点，则从符合条件的像素点中选择灰度值最接近黑 色的像素点作为第二点存入线中；如果等值线上至少存在两个像素点，则从这些符合条件的像素点中选取符合夹角条件 的像素点，即这个像素点与尾点所确定的直线，与尾点和它前面的相邻点所构成的直线的 夹角最小且小于给定的夹角门限值，同时这个像素点与等值线上的其它像素点的距离也要 大于某个门限值；找到符合条件的像素点后，将这个像素点加入到线队列中，并将该点设置 为尾点，作为下次尾点方向追踪的起点；(5)、追踪到下一个点的时候，则依次重复步骤(3)和(4)，如果步骤(3)或者步骤(4)中 没有找到符合条件的像素点，则改变搜索半径，以当前的头点和尾点按步骤(3)或步骤(4) 重新进行搜索；(6)、如果在用户设定的门限值，以及重复步骤(3)、(4)均无法找到下一个点的时候，则 自动追踪停止，自动追踪完成后，则获得此纸质构造等值线图的数字信息，完成纸质构造等 值线图的数字化，生成的数据成为地震勘探的模型数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于地震勘探的数字化建模方法，其特征在于所述步 骤(3)和步骤(4)中所涉及的给定的搜索半径门限值、给定的像素差门限值、给定的夹角门 限值都是在进行步骤(3 )之前，设置的四个参数值。
3.根据权利要求2所述的一种用于地震勘探的数字化建模方法，其特征在于搜索半 径门限值范围为5-15，像素差门限值范围为40-60。
全文摘要
本发明公开了一种用于地震勘探的数字化建模方法，涉及石油地震勘探资料处理与解释技术领域，针对纸质构造图的图片质量比较差，构造图的等值线存在间断不连续的情况，采用间隔自动追踪算法对纸质构造图进行处理，本发明基于不同灰度的纸质构造等值线图扫描图片，根据纸质构造等值线片质量以及等值线连续性的不同，实现了纸质构造等值线图准确高效的自动追踪，自动追踪完成后实现了纸质构造等值线图的数字化，为地震勘探提供一种新的建模方法。
文档编号G01V1/28GK102096102SQ201010565849
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者何光明, 敬龙江, 李亚林, 耿春, 胡善政, 邹文, 陈爱萍, 龙资强 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司