专利名称：3d地震随机噪声的结构无关分析的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及图像处理领域，确切地说，涉及图像数据的抑制，以便在包 含地质结构，比如断层的叠后(post-stacked)三维(3D)地震数据中估计和识别随机噪声。
背景技术：
数据的可靠性是地震数据解释中的主要关注，因为钻探位置的选择以及钻探操作 将成功的可能性都是基于做出钻探相关决策所用数据的准确性和可靠性。所以，随机噪声 的估计和显示是数据可靠性评价中最重要的因素之一。这种评价又能够用在油藏工程研究 中。在地震勘探领域中，已经提出了许多噪声分析技术。在Dash，B和K. A. Obaidullah 的"Determination of signal and noise statisticsusing correlation theory，，， Geophysics, 1970，35，24-32 ( "Dash 和 Obaidullah”)中介绍了在 3D 叠后地震数据的显示 中提供噪声估计的一种方法。Dash和Obaidullah假设各道的图像信号相关而噪声不相关， 应用相关理论从互 相关推断出信号功率，从自相关推断出总功率。然后从差中提取噪声功 率。缺点在于，当跨越断层或不整合时地震道不相关。所以这种噪声估计方法受地质结构 影响而偏差。Potter和Roden所介绍的方法使用水平分量记录估计垂直方向的噪声。这个方法 仅仅适于强方向性噪声而不适用于3D叠后数据。在图像噪声方差估计中通常有三个基本 步骤。它们是(1)图像结构抑制，(2)局部方差估计以及(3)全局方差估计。它们之中最 重要的步骤是图像结构抑制。见Potter，T. F.和R. B. Roden的‘‘Seismicnoise estimation using horizontal components，，，Geophysics, 1999, No. 4, pp. 617-632。Rank 等人公开了 在水平和垂直方向上都使用简单的双抽头(two-tap)差分滤波器以抑制图像结构。已经 发现，为了得到更好的结果应当串联滤波器。不过，这种简单的双抽头FIR滤波器也在滤 波后的图像中遗留了许多边缘信息，使得在全局方差估计阶段需要特殊的后处理以校正噪 声方差。见 Rank， K. ，M. Lendi 禾P R. Unbehauenl999 年的，"Estimation of Image Noise Variance,，，IEEProc. -Vis. Image Signal Process. , Vol. 146, No. 2, pp. 80-84。为了在二维中更好地抑制图像结构，在J. Immerkaer的‘‘FastNoise Variance Estimation，，，Computer Vision and ImageUnderstanding, 1996, Vol. 64, No. 2, pp. 300-302 ( "Immerkaer)，，中介绍了使用两个Laplacian滤波器的差作为掩码以滤波图 像。在Immerkaer的文章中对于3D掩码或用于平滑以去除Immerkaer掩码的各向异性效 应的装置没有提出建议。以下专利公开了在包含图像和与数据可靠性无关的噪声的图像中降低噪声的方 法。例如，USP 5461655公开了医学造影(radiography)成像背景下降低噪声的方法和装 置。已公开的申请US 20040066978公开了结合医学成像使用的图像处理方法和图像处理 装置。USP7085426和USP 7130484的公开内容介绍了如在医学应用中和武器运输的χ射 线扫描中使用Volterra滤波器增强噪声图像的轮廓。已公开的申请US20020012472公开了 3D光学荧光显微图像时间序列的可视化方法，确切地说压缩4D图像数据以加速其可视 化的方法(见图3至图6)。USP6847738中公开了采用指定滤波器增强TV图像显示中清晰度的方法。最后， USP 5844627公开了在处理数字视频信号中降低空间噪声的结构和方法。这些专利的现有技术方法都没有提高在随机噪声存在时识别有效结构的能力。所 以，本发明的目的是基于随机噪声估计提供所得到的地震属性的可靠性评价。
发明内容
根据本发明，提供了利用新的3D算子在3D地震数据中识别和显示随机噪声以降 低地震结构对噪声识别的影响的系统和方法。所述新算子使用3D中所要求的性能的陈述 导出。所述算子然后逐像素地应用到3D叠后数据中的每个像素，以在3D显示中提供或估计 基本上与图像结构无关的噪声。在优选实施例中，结果显示以彩色产生，以表明噪声振幅， 从而方便在原始显示中的噪声区域定位。作为替代，所述显示能够以灰度色调呈现。不过，正如本领域的技术人员将理解， 通过使用彩色将方便视觉显示的解释任务。如本文所用，术语“像素”意指所述3D叠后数据或所述数据的滤波后版本中最小 的可寻址点，它给出了所述点的振幅。本发明基于3X3的掩码，其成员由性能需求的陈述而不是由如在现有技术的 Immerkaer掩码中的两个Laplacian滤波器的相减而形成。本发明的方法提供了 Immerkaer 掩码的特征从2D到3D的扩展。因此，本发明通过使用3D掩码以抑制包含结构和随机噪声的3D图像中的结构而 克服了现有技术的限制，从而有助于决定哪个图像数据可能是结构，哪个可能是噪声。正如以下更详细的介绍，本发明利用基于性能的方法导出Immerkaer 2D掩码，然 后将所述方法扩展到3D。另外，本发明提供了平滑以除去Immerkaer掩码的各向异性效应。 本发明将在存在结构的情况下正确地执行随机噪声估计，并且将不受地震结构的影响。
本专利或申请文件包含以彩色绘制的至少一幅图。美国专利和商标局在收到请求 和必要费用支付后将提供具有彩色图的本专利或专利申请出版的副本。以下参考附图进一步介绍本发明，其中图1是适于本发明实施的基于计算机的系统的示意图；图2是具有垂直边缘的图像上的片段；图3是3D掩码的图片表达； 图3A是本发明算法的一个实施例的流程图；
图4a是地震数据的2D显示；图4b是使用噪声分析的现有技术方法时图4a中噪声的2D显示；图4c是使用根据本发明的方法开发的2D掩码时图4a中噪声的2D显示；图4d显示了表明图4b和图4c中随机噪声等级所用的彩色范围；图5a是2D地震数据的另一个实例；
图5b是使用根据本发明的方法开发的2D掩码时图5a的2D数据中存在的噪声的 估计结果；图5c显示了表明图5b中随机噪声等级所用的彩色范围；图6a是3D叠后地震数据的实例；图6b显示了表明图6a中地震振幅所用的彩色范围；图6c是将本发明的掩码应用到图6a的地震数据所达到的结果的呈现；图6d显示了表明图6c中随机噪声等级所用的彩色范围；图7显示了在3D叠后地震数据集中存在的噪声区域的时间切片；图8(a)至图8(c)分别是垂直、水平和对角线台阶数据的矩阵表达；图9是恒定斜率数据的矩阵表达。
具体实施例方式参考图1，图中显示了适于本发明实施的基于计算机的系统100，系统100包括非 易失性存储器118，非易失性存储器118接收并存储来自数据采集系统(未显示)的叠后 数据120。随机存取存储器120为图像分析及其噪声分量隔离提供工作空间，而非易失性 存储器118为操作系统、输入/输出和3D显示软件提供存储。非易失性存储器118也为根 据以下结合图3A讨论的掩码和算法抑制图像结构的指令提供存储。在优选实施例中，处 理器116执行全部的内务处理和分析计算，而在替代实施例中分析计算在分开的数字信号 处理器(DSP)(未显示)中执行以加速数值计算。叠后地震数据可以经由网络连接112、替 代串行连接(未显示)或经由比如闪存或光盘的可移动介质输入到基于计算机的系统100 中。优选Linux操作系统，但是在替代实施例中也可以使用Unix操作系统或Windows操作 系统。基于计算机的系统100的其他元件包括键盘122，显示器126，优选情况下显示器 126是可以结合打印设备(未显示)一起使用的彩色电子显示器，以及定点设备124。将参考现有技术的方法和技术介绍本发明的3D掩码的开发过程。Immerkaer (1996)公开的快速噪声方差估计算法基于两个拉普拉斯(Laplacian) 滤波器的差而抑制图像结构的影响。拉普拉斯滤波器的一般形式可以表示为
权利要求
1.一种用于从包含原始像素集以表示多维空间中结构和噪声的叠后多维地震图像中 抑制结构图像分量的方法，所述方法包括以下步骤a.在处理器处接收地震图像数据；b.通过输入设备接收以对在三维中所述地震图像数据的噪声抑制所要求的性能为特 征的多维掩码的参数；c.使用执行预定的图像处理程序的所述处理器，对第一多维空间中所述地震图像的所 述原始像素集中的每个像素应用所述多维掩码，以在第二多维空间中产生新像素集；d.在显示设备上显示所述第一多维空间；e.在所述显示设备上显示所述第二多维空间；以及f.对比显示以识别所述第一多维空间中的噪声，从而方便从所述叠后多维地震图像中 抑制结构图像分量，包括所识别的噪声。
2.根据权利要求1的方法，其中，选择所述多维掩码参数以在所述第二多维空间中基 本上消除所述结构图像分量的影响。
3.根据权利要求2的方法，其中，所述多维空间具有两个维度。
4.根据权利要求2的方法，其中，所述多维空间具有三个维度。
5.根据权利要求1的方法，其中，显示步骤(d)和(e)中每一个都包括f.在显示器上以彩色显示相应多维空间，从而指明所述地震图像数据中噪声区域的噪 声振幅以预定的显著颜色或黑色出现。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述步骤(f)包括以灰度显示所述相应多维空间。
7.根据权利要求1的方法，其中，所接收的参数指定所述多维掩码中的多个掩码系数 具有零和，从而所述多维掩码抑制恒定灰度级别和恒定斜率斜坡。
8.根据权利要求1的方法，其中，所接收的参数指定，当使用所述多维掩码处理与水平 边缘或垂直边缘对应的地震图像数据时，应用所述多维掩码的输出为零。
9.根据权利要求1的方法，其中，所接收的参数指定所述多维掩码在三个主轴方向上 是对称的。
10.根据权利要求1的方法，其中，所接收的参数指定，当处理所述地震图像数据时，所 述多维掩码执行噪声方差守恒，从而使所述地震图像数据中的所述噪声相关。
11.一种用于从包含原始像素集以表示多维空间中结构和噪声的叠后多维地震图像中 抑制结构图像分量的系统，所述系统包括输入设备，用于输入以对在三维中所述地震图像数据的噪声抑制所要求的性能为特征 的多维掩码的参数；显示设备；以及执行预定的图像处理程序的处理器，其中，所述处理器处理所述地震图像数据的方式 为对第一多维空间中所述地震图像的所述原始像素集中的每个像素应用所述多维掩码，以 在第二多维空间中产生新像素集；其中，所述显示设备显示第一和第二多维空间，以允许用户对比所显示的多维空间以 识别所述第一多维空间中的噪声，从而方便从所述叠后多维地震图像中抑制结构图像分 量，包括所述识别的噪声。
12.根据权利要求11的系统，其中，选择所述多维掩码参数以在所述第二多维空间中基本上消除所述结构图像分量的影响。
13.根据权利要求12的系统，其中，所述多维空间具有两个维度。
14.根据权利要求12的系统，其中，所述多维空间具有三个维度。
15.根据权利要求11的系统，其中，显示器以彩色显示相应多维空间，从而表明指明所 述地震图像数据中噪声区域的噪声振幅。
16.根据权利要求15的系统，其中，所述显示设备以灰度显示所述相应多维空间。
17.根据权利要求11的系统，其中，所接收的参数指定所述多维掩码中的多个掩码系 数具有零和，从而所述多维掩码抑制恒定灰度级别和恒定斜率斜坡。
18.根据权利要求11的系统，其中，所接收的参数指定，当所述处理器使用所述多维掩 码使用水平边缘或垂直边缘对应的所述地震图像数据进行处理时，应用所述多维掩码的输 出为零。
19.根据权利要求11的系统，其中，所接收的参数指定所述多维掩码在三个主轴方向 上是对称的。
20.根据权利要求11的系统，其中，所接收的参数指定当处理所述地震图像数据时，所 述多维掩码执行噪声方差守恒，从而使所述地震图像数据中的所述噪声相关。
全文摘要
一种利用3D算子在三维(3D)地震数据中识别和显示随机噪声以降低地震结构对噪声识别的影响的系统和方法。所述3D算子使用3D中所要求的性能的陈述导出。所述3D算子逐像素地应用到所述3D叠后数据中的每个像素，以在3D显示中显示图像或输出基本上与所述图像结构无关噪声的估计结果。结果显示以彩色产生，以表明噪声振幅，以方便在原始显示中的噪声区域定位。
文档编号G01V1/00GK102105813SQ200980128638
公开日2011年6月22日 申请日期2009年8月3日 优先权日2008年8月4日
发明者S·阿尔-多萨瑞, 宇春·E·王 申请人:沙特阿拉伯石油公司