绕射波成像方法、装置和电子设备与流程

本发明涉及地震勘探技术领域，尤其是涉及一种绕射波成像方法、装置和电子设备。

背景技术：

地震波在地面传播的过程中，当遇到地质异常区域时形成绕射波后继续传播。绕射波中包含该地质异常体的有效数据，可通过分析得到该异常体的详细属性，对于开采相关行业具有指导意义。

绕射波成像主要利用绕射波与反射波的运动学和动力学特征得以实现，而常规的反稳相法和平面波分解法都需要计算倾角场信息，计算过程复杂；而且在现有的滤波成像过程中，采用固定窗口的方式进行滤波，使得反射波能量的滤除效果较差，影响最终的绕波成像。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绕射波成像方法、装置和电子设备，通过反射波数据实时确定的窗口宽度以及滤波因子，提升了反射波的滤除效果，提高了绕射波的成像分辨率。

第一方面，本发明实施例提供了一种绕射波成像方法，该方法包括：

将地震数据转换为共成像点道集数据；共成像点道集数据包含反射波数据以及绕射波数据；

通过反射波数据确定的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，得到第一滤波结果；

通过反射波数据确定的滤波因子，对第一滤波结果中的共成像点道集数据进行滤波操作，得到第二滤波结果；

对第二滤波结果中的共成像点道集中的成像点进行叠加，得到绕射波的成像结果。

在一些实施方式中，上述通过反射波数据确定的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，得到第一滤波结果的步骤，包括：

遍历共成像点道集数据，获取共成像点道集数据中的成像点数据；

根据成像点的炮间距方向，依次对成像点数据进行滤波计算，得到第一滤波结果。

在一些实施方式中，上述根据成像点的炮间距方向，依次对成像点数据进行滤波计算，得到第一滤波结果的步骤，通过以下算式得以实现：

其中，是中值滤波输出值；r是以h为中心，长度为l的窗口范围内的数据集；k、m为数据集r中的位置索引；am、ak为数据集r中对应的振幅值。

在一些实施方式中，上述窗口的宽度，通过以下算式进行计算：

其中，l为反射波在空成像点位置处的振幅最大展开宽度；t为地震子波波长；v为成像点位置处的均方根速度；dx为检波器之间的间距；t为成像点所在的时间；x为成像点所在的水平位置。

在一些实施方式中，上述通过反射波数据确定的滤波因子，对第一滤波结果中的共成像点道集数据进行滤波操作，得到第二滤波结果的步骤，包括：

遍历第一滤波结果，获取共成像点道集数据中的成像点数据；

根据成像点的炮间距方向，依次对成像点数据进行滤波计算，得到第二滤波结果。

在一些实施方式中，上述根据成像点的炮间距方向，依次对成像点数据进行滤波计算，得到第二滤波结果的步骤，通过以下算式得以实现：

其中，

(ds)(m)＝max{d(m-n)+s(n)|n∈s,m-n∈d}；

f为滤波结果；d为成像点的炮间距方向提取的信息；s为滤波因子，所述滤波因子为：

其中，s为滤波因子；l1为滤波因子中元素数量，所述元素数量通过以下算式进行计算：

其中，l1为反射波在空成像点位置处的振幅最大展开宽度；t为地震子波波长；v为成像点位置处的均方根速度；dx为检波器之间的间距；t为成像点所在的时间；x为成像点所在的水平位置。

在一些实施方式中，上述对第二滤波结果中的共成像点道集中的成像点进行叠加，得到绕射波的成像结果的步骤，通过以下算式得以实现：

其中，i(t,x)为绕射波成像结果；t为成像点所在的时间；x为成像点所在的水平位置；h为炮间距信息。

第二方面，本发明实施例提供了一种绕射波成像装置，该装置包括：

预处理模块，用于将地震数据转换为共成像点道集数据；共成像点道集数据包含反射波数据以及绕射波数据；

第一滤波模块，用于通过反射波数据确定的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，得到第一滤波结果；

第二滤波模块，通过反射波数据确定的滤波因子，对第一滤波结果中的共成像点道集数据进行滤波操作，得到第二滤波结果；

叠加成像模块，用于对第二滤波结果中的共成像点道集中的成像点进行叠加，得到绕射波的成像结果。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，程序代码使处理器执行上述第一方面所述方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种绕射波成像方法、装置和电子设备，其中，该方法包括：将地震数据转换为共成像点道集数据；共成像点道集数据包含反射波数据以及绕射波数据；通过反射波数据确定的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，得到第一滤波结果；通过反射波数据确定的滤波因子，对第一滤波结果中的共成像点道集数据进行滤波操作，得到第二滤波结果；对第二滤波结果中的共成像点道集中的成像点进行叠加，得到绕射波的成像结果。本发明通过反射波数据实时确定的窗口宽度以及滤波因子，提升了反射波的滤除效果，提高了绕射波的成像分辨率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的绕射波成像方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的绕射波成像方法中步骤s102的流程图；

图3为本发明实施例提供的绕射波成像方法中步骤s103的流程图；

图4为本发明实施例提供的绕射波成像方法所得到的绕射波成像图；

图5为本发明实施例提供的常规绕射波成像方法所得到的绕射波成像图；

图6为本发明实施例提供的一种绕射波成像装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

图标：

610-预处理模块；620-第一滤波模块；630-第二滤波模块；640-叠加成像模块；101-处理器；102-存储器；103-总线；104-通信接口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

地震波在地面传播的过程中，当遇到地质异常区域时形成绕射波后继续传播。绕射波中包含该地质异常体的有效数据，可通过分析得到该异常体的详细属性，对于石油、煤矿开采等相关行业具有指导意义。

传统地震数据处理的基本理论是基于反射理论，包括基于斯奈尔定律的共中心点排序、反射-双曲线速度谱分析，基于反射定制的偏移算法等等。反射理论是本质是假设在地下有一个光滑的大镜面区域来产生反射波，因此它的分辨率是有限的。当地下地质元素空间范围大小与第一菲涅耳带相近甚至更小时，由这些小尺度不连续或不均匀性引起的地震反应就存在于绕射波信息中。可见，增加地震水平分辨率可以解释为使用这些绕射波信息进行成像。

共成像点道集描述了某一成像点在不同炮间距的地震响应，反射波在共成像点道集中能量聚集在稳相点附近，绕射波分散于各个炮间距上。因此，反射波表现为中波数或者低波数特征，而绕射波表现为高波数特征。这一现象可用于压制反射波，实现绕射波成像。

共成像点道集数据中，反射能量聚焦在稳相点附近，且有一个明显的能量分布范围，这个能量分布与菲涅尔带有关，而绕射波能量可在宽角度范围内观测到，没有明显的能量边界。因此，在共成像点道集的炮检距方向上，反射波分布较绕射波窄，可将绕射波视为低波数信号，反射波视为中波数信号。在空成像点位置处，反射波事件常表现为两个旁轴信息，沿着上述方向，旁轴信息的振幅分布更窄，可视为高波数事件。

目前，绕射波成像主要是利用绕射波与反射波的运动学和动力学特征(如走时曲线具双曲特征、振幅衰减规律等)。常规的反稳相法和平面波分解方法都需要计算倾角场信息，需要计算倾角场，计算过程复杂；而且在现有的滤波成像过程中，采用固定窗口的方式进行滤波，使得反射波能量的滤除效果较差，影响最终的绕波成像。基于此，本发明实施例提供的一种绕射波成像方法、装置和电子设备，可以结合中值滤波和形态学滤波的优势，去除了道集中的中高波数信息(反射波信息)，保留了低波数信息(绕射波信息)，最后通过叠加实现了绕射波成像。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种绕射波成像方法进行详细介绍。

参见图1所示的一种绕射波成像方法的流程图，其中，该方法具体步骤包括：

步骤s101，将地震数据转换为共成像点道集数据；共成像点道集数据包含反射波数据以及绕射波数据。

共成像点道集数据描述了某一成像点在不同炮间距的地震响应。共成像点道集数据包含反射波数据以及绕射波数据，反射波在共成像点道集中能量聚集在稳相点附近，绕射波分散于各个炮间距上。

在共成像点道集数据中，包含各个成像点的所处时刻信息、成像点所处位置信息、以及炮间距信息。

步骤s102，通过反射波数据确定的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，得到第一滤波结果。

窗口宽度是由共成像点道集中的反射波数据所确定的，该窗口宽度可由反射波的振幅展开宽度以及成像点速度数据共同决定，由于反射波事件在共成像道集中的振幅分布范围是实时变化的，因此该窗口宽度是实时变化的。

通过这个实时变化的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，滤波过程可采用中值滤波的方式，采用中值滤波法可以对零偏移距道集进行噪音压制，可有效降低噪音对后续处理过程的影响。

该步骤主要是对高波数成分进行滤除，滤除后的共成像点道集数据即为第一滤波结果。

步骤s103，通过反射波数据确定的滤波因子，对第一滤波结果中的共成像点道集数据进行滤波操作，得到第二滤波结果。

该步骤中的滤波因子，也与反射波的振幅展开宽度以及成像点速度数据有关，通过反射波的振幅展开宽度以及成像点速度数据确定滤波因子的个数，进而决定滤波因子的最终形式。由于反射波事件在共成像道集中的振幅分布范围是实时变化的，因此该滤波因子的形态也是实时变化的。

该步骤滤波的过程可以为形态学滤波，再此不再赘述。通过滤波后，可将中波数成分进行滤除，并将滤除中波数的第一滤波结果即为第二滤波结果。可见，第二滤波结果，是在第一滤波结果的基础上进行二次滤波后的结果。经过二次滤波后，共成像点道集数据分别滤除了高波数成分和中波数成分，有效保留了低波数成分。

步骤s104，对第二滤波结果中的共成像点道集中的成像点进行叠加，得到绕射波的成像结果。

叠加的过程通过遍历第二滤波结果中共成像点道集数据的每个成像点，然后对所有成像点中沿着炮间距信息方向进行叠加，最终得到叠加结果。该叠加结果中由于在上述步骤中已将共成像点道集数据中的高波数成分和中波数成分进行了滤除，最大程度的保留了低波数信息，因此对低波数信息进行叠加后即可得到绕射波成像。

通过上述实施例可知，本实施例中的绕射波成像方法提供了反射波事件在共成像点道集中的振幅分布参考范围，为中值滤波和形态学滤波提供了世事变化的滤波窗口，可有效去除反射波能量。结合中值滤波和形态学滤波的特性，可有效去除道集中的中高波数信息(反射波信息)，保留了低波数信息(绕射波信息)，提升反射波的滤除效果，提高了绕射波的成像分辨率。

在一些实施方式中，上述通过反射波数据确定的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，得到第一滤波结果的步骤s102，如图2所示，包括：

步骤s201，遍历共成像点道集数据，获取共成像点道集数据中的成像点数据。

由于共成像点道集数据包含多个成像点，相互之间的方向关系也较为复杂，因此可根据成像点的炮间距方向进行遍历，逐一获取共成像点道集数据中的成像点数据。

步骤s202，根据成像点的炮间距方向，依次对成像点数据进行滤波计算，得到第一滤波结果。

具体实施过程中，可通过以下算式得以实现：

其中，是中值滤波输出值；r是以h为中心，长度为l的窗口范围内的数据集；k、m为数据集r中的位置索引；am、ak为数据集r中对应的振幅值。

上述窗口的宽度l，通过以下算式进行计算：

其中，l为反射波在空成像点位置处的振幅最大展开宽度；t为地震子波波长；v为成像点位置处的均方根速度；dx为检波器之间的间距；t为成像点所在的时间；x为成像点所在的水平位置。

由上式可知，窗口宽度l是由地震子波波长、成像点位置处的均方根速度、检波器之间的间距、成像点所在的时间、成像点所在的水平位置所确定的，与反射波的振幅展开宽度以及成像点速度数据有关，由于反射波事件在共成像道集中的振幅分布范围是实时变化的，因此该窗口宽度是实时变化的。通过这个实时变化的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，滤波过程可采用中值滤波的方式，采用中值滤波法可以对零偏移距道集中的高波数成分进行滤除，可有效降低噪音对后续处理过程的影响。

在一些实施方式中，上述通过反射波数据确定的滤波因子，对第一滤波结果中的共成像点道集数据进行滤波操作，得到第二滤波结果的步骤s103，如图3所示，包括：

步骤s301，遍历第一滤波结果，获取共成像点道集数据中的成像点数据。

由于第一滤波结果中共成像点道集数据包含多个成像点，相互之间的方向关系也较为复杂，因此可根据成像点的炮间距方向进行遍历，逐一获取共成像点道集数据中的成像点数据。

步骤s302，根据成像点的炮间距方向，依次对成像点数据进行滤波计算，得到第二滤波结果。

具体实施过程中，通过以下算式得以实现：

其中，

(ds)(m)＝max{d(m-n)+s(n)|n∈s,m-n∈d}；

f为滤波结果；d为成像点的炮间距方向提取的信息；s为滤波因子，所述滤波因子为：

其中，s为滤波因子；l1为滤波因子中元素数量，所述元素数量通过以下算式进行计算：

其中，l1为反射波在空成像点位置处的振幅最大展开宽度；t为地震子波波长；v为成像点位置处的均方根速度；dx为检波器之间的间距；t为成像点所在的时间；x为成像点所在的水平位置。

该步骤中的滤波因子，也与地震子波波长、成像点位置处的均方根速度、检波器之间的间距、成像点所在的时间、成像点所在的水平位置有关，通过反射波的振幅展开宽度以及成像点速度数据确定滤波因子的个数，进而决定滤波因子的最终形式。由于反射波事件在共成像道集中的振幅分布范围是实时变化的，因此该滤波因子的形态也是实时变化的。

通过滤波后，可将中波数成分进行滤除，并将滤除中波数的第一滤波结果即为第二滤波结果。可见，第二滤波结果，是在第一滤波结果的基础上进行二次滤波后的结果。经过二次滤波后，共成像点道集数据分别滤除了高波数成分和中波数成分，有效保留了低波数成分。

在一些实施方式中，上述对第二滤波结果中的共成像点道集中的成像点进行叠加，得到绕射波的成像结果的步骤s104，通过以下算式得以实现：

其中，i(t,x)为绕射波成像结果；t为成像点所在的时间；x为成像点所在的水平位置；h为炮间距信息。

通过该算式，可依次沿着每个成像点的炮间距方向进行叠加，最终形成绕射波成像结果。

上述实施例中的所有时间单位为秒，速度单位为米/秒，距离或位置单位为米，均为国际单位制。

通过上述实施例，得到的绕射波成像如图4所示，与常规成像图5进行对比。其中图中的红色箭头表示断层位置，黄色箭头代表小尺度不连续点，黄色边框表示塌陷地区，红色边框代表地层的不连续。对比可见，通过本发明实施例提供的绕射波成像方法，可高亮显示这些区域，有助于这些地质不连续的探测。

上述实施例可知，将地震数据转换为共成像点道集数据，然后通过反射波数据确定的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，得到第一滤波结果。再通过反射波数据确定的滤波因子，对第一滤波结果中的共成像点道集数据进行滤波操作，得到第二滤波结果。最后对第二滤波结果中的共成像点道集中的成像点进行叠加，得到绕射波的成像结果。通过反射波数据实时确定的窗口宽度以及滤波因子，提升了反射波的滤除效果，提高了绕射波的成像分辨率。

对应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种绕射波成像装置，其结构示意图如图6所示，其中，该装置包括：

预处理模块610，用于将地震数据转换为共成像点道集数据；共成像点道集数据包含反射波数据以及绕射波数据；

第一滤波模块620，用于通过反射波数据确定的窗口宽度，对共成像点道集数据进行滤波操作，得到第一滤波结果；

第二滤波模块630，通过反射波数据确定的滤波因子，对第一滤波结果中的共成像点道集数据进行滤波操作，得到第二滤波结果；

叠加成像模块640，用于对第二滤波结果中的共成像点道集中的成像点进行叠加，得到绕射波的成像结果。

本发明实施例提供的绕射波成像装置，与上述实施例提供的绕射波成像方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本实施例还提供一种电子设备，为该电子设备的结构示意图如图7所示，该设备包括处理器101和存储器102；其中，存储器102用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器执行，以实现上述绕射波成像方法。

图7所示的电子设备还包括总线103和通信接口104，处理器101、通信接口104和存储器102通过总线103连接。

其中，存储器102可能包含高速随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。总线103可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口104用于通过网络接口与至少一个用户终端及其它网络单元连接，将封装好的ipv4报文或ipv4报文通过网络接口发送至用户终端。

处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本公开实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本公开实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102，处理器101读取存储器102中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行前述实施例的方法的步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以用软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。