一种消除逆时偏移噪音的方法及装置

1.本发明涉及逆时偏移技术领域，具体的说，涉及一种消除逆时偏移噪音的方法及装置。


背景技术：

2.近年来，在常规和非常规油气资源勘探的新阶段，随着对地震勘探精度要求的提高，对地下复杂地质体进行准确勘探非常重要，有着不受角度限制、高精度成像的优势逆时偏移在工业界越来越重视。
3.由于逆时偏移采用双程波波动方程进行波场延拓，故逆时偏移能对高陡倾界面、回转波和多次波很好成像，但逆时偏移在浅部存在严重的低频的噪音(刘红伟等，2010)，因此对偏移方法产生的低频噪音的消除直接会影响偏移结果的精度。目前压制逆时偏移噪音主要有三大类方法。其一，在波场延拓过程中压制噪音(baysal et al.，1984；fletcher et al.，2005)。其二，应用有效成像条件压制噪音(yoon k，2004；kaelin b，2006)。但是波场延拓过程中压制噪音会损失掉有用信息，压制噪音过程复杂，附加计算量太大。其三，成像后滤波法压制噪音，操作简单，且去除效果明显由于其他方法，被广泛采用。
4.成像后滤波法压制噪音法是对成像结果进行滤波处理，其中波数域滤波算子得到了很好的发展。mulder(2003)提出简单的高通滤波方法，在一定程度上消除噪音，但破坏了波场的有用信息；zhang yu(2009)等提出将拉普拉斯算子引入成像过程中进行噪音压制；guttion(2006)等分别对微分滤波、拉普拉斯滤波法进行了实验。高通滤波可以消除底波数域的噪音，但是同时也会直接损失底波数域的有效信息成分；拉普拉斯法相当于给角道集加权，其等效滤波算子如图1所示，虽然相对高通滤波对低波数域的有效信息成分损失较小，但损失量也不能忽视，而且对中高波数的波数谱改变很大。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服背景技术所提出的技术问题，提出了一种消除逆时偏移噪音的方法及装置。
6.本发明的具体技术方案如下：
7.根据本发明的第一技术方案，提供了一种消除逆时偏移噪音的方法，包括以下步骤：通过如下公式(1)建立波数域滤波算子：
[0008][0009]
式中，n为滤波算子长度；δh为空间采样步长；k为波数；k0为算子参数，根据波数谱中偏移噪音的波数覆盖最大值选取；
[0010]
对逆时偏移结果i(x,z)做傅里叶变换得到
[0011]
根据波数谱，选取k0，利用所述公式(1)计算出波数k
x
和kz方向的波数窗，如下公式
(2)：
[0012][0013]
式中，n
x
、nz分别为δx、z方向的采样数；δx、δz分别为x、z方向的空间步长；
[0014]
将所述波数k
x
和kz方向的波数窗作用到上，得到滤波后的波
[0015]
数域数据
[0016]
对做反傅里叶变换得到i
ssf
(x,z)。
[0017]
作为优选的技术方案，所述滤波后的波数域数据通过如下公式(2)表示：
[0018][0019]
作为优选的技术方案，对逆时偏移结果i(x,z)做傅里叶变换得到如下公式(4)所示的
[0020][0021]
作为优选的技术方案，滤波后的逆时偏移结果i
ssf
(x,z)通过如下公式(5) 表示：
[0022][0023]
根据本发明的第二技术方案，提供一种消除逆时偏移噪音的装置，包括：
[0024]
构建单元，其被配置为：通过如下公式(1)建立波数域滤波算子：
[0025][0026]
式中，n为滤波算子长度；δh为空间采样步长；k为波数；k0为算子参数，根据波数谱中偏移噪音的波数覆盖最大值选取；
[0027]
傅里叶变换单元，其被配置为：对逆时偏移结果i(x,z)做傅里叶变换得到
[0028]
波数窗计算单元，其被配置为：根据波数谱，选取k0，利用所述公式(1)计算出波数k
x
和kz方向的波数窗，如下公式(2)：
[0029][0030]
式中，n
x
、nz分别为δx、z方向的采样数；δx、δz分别为x、z方向的空间步长；
[0031]
波数域数据计算单元，其被配置为：将所述波数k
x
和kz方向的波数窗作用到上，得到滤波后的波数域数据
[0032]
反傅里叶变换单元，其被配置为：对做反傅里叶变换得到 i
ssf
(x,z)。
[0033]
作为优选的技术方案，所述波数域数据计算单元，还被配置为：所述滤波后的波数域数据通过如下公式(2)表示：
[0034][0035]
作为优选的技术方案，所述傅里叶变换单元，其还被配置为：对逆时偏移结果i(x,z)做傅里叶变换得到如下公式(4)所示的
[0036][0037]
作为优选的技术方案，所述反傅里叶变换单元，其还被配置为：滤波后的逆时偏移结果i
ssf
(x,z)通过如下公式(5)表示：
[0038][0039]
根据本发明实施例的消除逆时偏移噪音的方法及装置，在对低波数噪音的消除同时，既能保护低波数域有效信息成分，又能不改变中高波数的波数谱。
附图说明
[0040]
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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0041]
图1为拉普拉斯等效波数窗示意图。
[0042]
图2为ssf窗示意图。
[0043]
图3(a)为速度模型图。
[0044]
图3(b)为逆时偏移结果图。
[0045]
图3(c)为拉普拉斯滤波结果图。
[0046]
图3(d)为滤波结果图。
[0047]
图4(a)为原始信号图。
[0048]
图4(b)为原始信号波数谱图。
[0049]
图4(c)为拉普拉斯滤波结果波数谱图。
[0050]
图4(d)为ssf滤波结果波数谱图。
具体实施方式
[0051]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
[0052]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
[0053]
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
[0054]
高通滤波可以消除底波数域的噪音，但是同时也会直接损失底波数域的有效信息成分；拉普拉斯法相当于给角道集加权，其等效滤波算子如图1所示，虽然相对高通滤波对低波数域的有效信息成分损失较小，但损失量也不能忽视，而且对中高波数的波数谱改变很大。针对现有技术不足，本发明实施例提供一种消除逆时偏移噪音的方法。在成像后滤波法中提出一种简单而有效的“平滑台阶”波数域滤波算子(smooth step filter，简称ssf)(如图2所示)，在对低波数噪音的消除同时，既能保护低波数域有效信息成分，又能不改变中高波数的波数谱，“平滑台阶”波数域滤波算子如下公式(1)：
[0055][0056]
式中，n为滤波算子长度；δh为空间采样步长；k为波数；k0为算子参数，根据波数谱中偏移噪音的波数覆盖最大值选取。
[0057]
接着，对逆时偏移结果i(x,z)(以二维为例)做傅里叶变换得到
[0058][0059]
(2)根据波数谱，选取k0，计算出波数k
x
和kz方向的波数窗：
[0060][0061]
式中，n
x
、nz分别为δx、z方向的采样数；δx、δz分别为x、z方向的空间步长；
[0062]
ssf窗作用到上，得到滤波后的波数域数据
[0063][0064]
对做反傅里叶变换得到i
ssf
(x,z)：
[0065][0066]
图3(a)-(d)分别示出了速度模型、marmousi模型逆时偏移结果、拉普拉斯滤波结果、ssf滤波结果(利用本发明实施例方法所得到的的滤波结果)。图4(a)-(d)分别示出了原始信号、原始信号波数谱、拉普拉斯滤波结果波数谱以及ssf滤波结果波数谱。根据图3(a)-(d)以及图4(a)-(d)显示，利用本发明实施例所提供的方法在消除逆时偏移噪音时，对低波数域的有效信息成分损失量更小，而且对中高波数的波数谱改变也很小，消除逆时偏移噪音效果更好。
[0067]
本发明实施例还提供了一种消除逆时偏移噪音的装置，包括：
[0068]
构建单元，其被配置为：通过如下公式(1)建立波数域滤波算子：
[0069][0070]
式中，n为滤波算子长度；δh为空间采样步长；k为波数；k0为算子参数，根据波数谱中偏移噪音的波数覆盖最大值选取；
[0071]
傅里叶变换单元，其被配置为：对逆时偏移结果i(x,z)做傅里叶变换得到
[0072]
波数窗计算单元，其被配置为：根据波数谱，选取k0，利用所述公式(1)计算出波数k
x
和kz方向的波数窗，如下公式(2)：
[0073][0074]
式中，n
x
、nz分别为δx、z方向的采样数；δx、δz分别为x、z方向的空间步长；
[0075]
波数域数据计算单元，其被配置为：将所述波数k
x
和kz方向的波数窗作用到上，得到滤波后的波数域数据
[0076]
反傅里叶变换单元，其被配置为：对做反傅里叶变换得到 i
ssf
(x,z)。
[0077]
在一些实施例中，所述波数域数据计算单元，还被配置为：所述滤波后的波数域数据通过如下公式(2)表示：
[0078][0079]
在一些实施例中，所述傅里叶变换单元，其还被配置为：对逆时偏移结果 i(x,z)做傅里叶变换得到如下公式(4)所示的
[0080]
[0081]
在一些实施例中，所述反傅里叶变换单元，其还被配置为：滤波后的逆时偏移结果i
ssf
(x,z)通过如下公式(5)表示：
[0082][0083]
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。