本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地震層位自動(dòng)追蹤方法及裝置。

背景技術(shù)：

地震資料常常存在較多噪聲，這些噪聲大大干擾了自動(dòng)層位追蹤的結(jié)果。地震層位自動(dòng)追蹤方法主要根據(jù)地震波動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性進(jìn)行對(duì)比追蹤。常用的方法有基于波形特征的自動(dòng)追蹤和基于相關(guān)的自動(dòng)追蹤?；诓ㄐ翁卣鞯淖詣?dòng)追蹤只尋找搜索時(shí)窗內(nèi)特征點(diǎn)的相似波形結(jié)構(gòu)形態(tài)，不進(jìn)行地震道之間的相關(guān)計(jì)算，得到的結(jié)果不太可靠?；谙嚓P(guān)的自動(dòng)追蹤以種子點(diǎn)為中心，按照相關(guān)時(shí)窗范圍，選取一段地震道，把這段地震數(shù)據(jù)與相鄰道搜索時(shí)窗內(nèi)的地震數(shù)據(jù)做相關(guān)分析，滿足條件的點(diǎn)作為新的種子點(diǎn)。但是在地震信噪比低、同相軸不穩(wěn)定的情況下，搜索不到滿足條件的點(diǎn)，影響追蹤結(jié)果。

為此，如何在信噪比較低的情況下取得較好的地震層位自動(dòng)追蹤結(jié)果成為當(dāng)前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種地震層位自動(dòng)追蹤方法及裝置，該方法能夠較好的對(duì)噪音進(jìn)行壓制，在信噪比較低的情況下依然可以取得較好的自動(dòng)追蹤結(jié)果。

依據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，提供了一種地震層位自動(dòng)追蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取地震剖面數(shù)據(jù)，將所述地震剖面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至二維數(shù)組a_i,j中,其中，i為line的個(gè)數(shù)，j為cdp的個(gè)數(shù)；

根據(jù)全變分(TV,Total Variation)算法對(duì)所述地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；

基于相似系數(shù)的相干體算法，將去噪處理后的地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行相干性計(jì)算以及傾角掃描；

在地震層位中選取起點(diǎn)，進(jìn)行同相軸追蹤。

可選地，所述根據(jù)全變分(TV,Total Variation)算法對(duì)所述地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理包括：

根據(jù)以下迭代公式進(jìn)行去噪處理：其中，n為迭代次數(shù)、i＝1,……,N、表示第n次迭代的結(jié)果，Δt為時(shí)間步長(zhǎng)、邊界條件滿足：$a_{0,j}^n=a_{1,j}^n,a_{N,j}^n=a_{N-1,j}^n,$$a_{i,0}^n=a_{1,N}^n=a_{i,N-1}^n.$

可選地，所述基于相似系數(shù)的相干體算法，將去噪處理后的地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行相干性計(jì)算以及傾角掃描包括：

確定分析時(shí)窗，所述分析時(shí)窗為橢圓窗或矩形窗；

所述分析時(shí)窗內(nèi)中心點(diǎn)的相干值為：

$C_s(t,p,q)=\frac{\underset{k=-K}{\overset{K}{\∑}}{\[\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\∑}}{u}_j(t+\mathrm{k\Δt}-p{x}_j-q{y}_j)\]}^2}{\underset{k=-K}{\overset{K}{\∑}}\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\∑}}{\[u_j(t+\mathrm{k\Δt}-p{x}_j-q{y}_j)\]}^2}$

其中，下標(biāo)j表示落在分析時(shí)窗內(nèi)的第j道，u_j表示分析時(shí)窗內(nèi)第j道，x_j、y_j分別表示第j道與分析時(shí)窗內(nèi)中心點(diǎn)t在x、y方向的距離，p、q分別表示分析時(shí)窗內(nèi)中心點(diǎn)t在x、y方向的傾角，k為分析點(diǎn)；

進(jìn)行傾角掃描，改變傾角p、q計(jì)算相干值，當(dāng)所述相干值最大時(shí)獲取相應(yīng)的相干值及傾角p、q并存儲(chǔ)。

可選地，所述在地震層位中選取起點(diǎn)，進(jìn)行同相軸追蹤包括：

根據(jù)層位設(shè)定追蹤起始參考道，檢索使該點(diǎn)處相干值最大對(duì)應(yīng)的傾角p，再以下一道為參考道，循環(huán)計(jì)算至最后一道，獲得同相軸結(jié)果。

依據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種地震層位自動(dòng)追蹤裝置，其特征在于，所述裝置包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，適于獲取地震剖面數(shù)據(jù)，將所述地震剖面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至二維數(shù)組a_i,j中,其中，i為線數(shù)，j為cdp數(shù)；

去噪處理模塊，適于根據(jù)全變分(TV,Total Variation)算法對(duì)所述地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；

相干計(jì)算模塊，適于相似系數(shù)的相干體算法，將去噪處理后的地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行相干性計(jì)算以及傾角掃描；

同相軸追蹤模塊，適于在地震層位中選取起點(diǎn)，進(jìn)行同相軸追蹤。

可選地，所述去噪處理模塊還適于：

根據(jù)以下迭代公式進(jìn)行去噪處理：其中，n為迭代次數(shù)、i＝1,……,N、表示第n次迭代的結(jié)果，Δt為時(shí)間步長(zhǎng)、邊界條件滿足：$a_{0,j}^n=a_{1,j}^n,a_{N,j}^n=a_{N-1,j}^n,$$a_{i,0}^n=a_{1,N}^n=a_{i,N-1}^n.$

可選地，所述相干計(jì)算模塊還適于：

確定分析時(shí)窗，所述分析時(shí)窗為橢圓窗或矩形窗；

所述分析時(shí)窗內(nèi)中心點(diǎn)的相干值為：

$C_s(t,p,q)=\frac{\underset{k=-K}{\overset{K}{\∑}}{\[\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\∑}}{u}_j(t+\mathrm{k\Δt}-p{x}_j-q{y}_j)\]}^2}{\underset{k=-K}{\overset{K}{\∑}}\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\∑}}{\[u_j(t+\mathrm{k\Δt}-p{x}_j-q{y}_j)\]}^2}$

其中，下標(biāo)j表示落在分析時(shí)窗內(nèi)的第j道，u_j表示分析時(shí)窗內(nèi)第j道，x_j、y_j分別表示第j道與分析時(shí)窗內(nèi)中心點(diǎn)t在x、y方向的距離，p、q分別表示分析時(shí)窗內(nèi)中心點(diǎn)t在x、y方向的傾角，k為分析點(diǎn)；

進(jìn)行傾角掃描，改變傾角p、q計(jì)算相干值，當(dāng)所述相干值最大時(shí)獲取相應(yīng)的相干值及傾角p、q并存儲(chǔ)。

可選地，所述同相軸追蹤模塊還適于：

根據(jù)層位設(shè)定追蹤起始參考道，檢索使該點(diǎn)處相干值最大對(duì)應(yīng)的傾角p，再以下一道為參考道，循環(huán)計(jì)算至最后一道，獲得同相軸結(jié)果。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的種地震層位自動(dòng)追蹤方法及裝置，通過(guò)TV方法對(duì)信噪比低的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪，較好的實(shí)現(xiàn)了去噪和保護(hù)邊緣的統(tǒng)一，同時(shí)能保護(hù)同相軸，基于相似系數(shù)的相干體算法，利用地震同相軸橫向的連續(xù)性較好，在相干剖面上突出顯示同相軸，從而方便進(jìn)行同相軸追蹤和傾角拾取。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的地震層位自動(dòng)追蹤方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供的原始地震剖面數(shù)據(jù)圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供的直接對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤獲得的追蹤結(jié)果圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供的使用全變分(TV)算法對(duì)所述地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理后的地震數(shù)據(jù)圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供的TV方法結(jié)合相似性相干計(jì)算后追蹤的結(jié)果圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供的地震層位自動(dòng)追蹤裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的地震層位自動(dòng)追蹤方法的流程圖，如圖1所示，本實(shí)施例的地震層位自動(dòng)追蹤方法包括：

101、將地震裸數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在二維數(shù)組中。

在本實(shí)施例中，獲取地震剖面數(shù)據(jù)，將所述地震剖面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至二維數(shù)組a_i,j中,其中，i為線數(shù)(line數(shù))，j為cdp的個(gè)數(shù)。

102、根據(jù)全變分(TV,Total Variation)算法對(duì)所述地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；

在本實(shí)施例中，表示第n次迭代的結(jié)果，Δt為時(shí)間步長(zhǎng)。用差商代替偏導(dǎo)數(shù)，可得各方向?qū)?shù)的差分如下：

${\left(a_x\right)}_{i,j}^n=\frac{1}{2}(a_{i+1,j}^n-a_{i-1,j}^n)$

${\left(a_x\right)}_{i,j}^n=\frac{1}{2}(a_{i+1,j}^n-a_{i-1,j}^n)$

${\left(a_{\mathrm{xx}}\right)}_{i,j}^n=a_{i+1,j}^n-2a_{i,j}^n+a_{i-1,j}^n$

${\left(a_{\mathrm{yy}}\right)}_{i,j}^n=a_{i+1,j}^n-2a_{i,j}^n+a_{i-1,j}^n$

${\left(a_{\mathrm{xy}}\right)}_{i,j}^n=\frac{1}{4}(a_{i+1,j+1}^n{-a}_{i-1,j+1}^n-a_{i+1,j-1}^n-a_{i-1,j-1}^n)$

散度的計(jì)算公式為：

$\▿\·\left(\frac{\▿a}{|\▿a|}\right)=\frac{a_y^2{a}_{\mathrm{xx}}-2a_x{a}_y{a}_{\mathrm{xy}}+a_x^2{a}_{\mathrm{yy}}}{{|\▿a|}^3}$

則求解方程的離散迭代格式為：

$a_{i,j}^{n+1}=a_{i,j}^n-\mathrm{\Δt\λ}\left(a_{i,j}^n{-a}_{i,j}^0\right)+\mathrm{\Δt}\[\▿\·\left(\frac{\▿a_{i,j}^n}{|\▿a_{i,j}^n|}\right)\]$其中，n為迭代次數(shù)；i＝1,……,N。邊界條件滿足$a_{0,j}^n=a_{1,j}^n,a_{N,j}^n=a_{N-1,j}^n,a_{i,0}^n=a_{1,N}^n=a_{i,N-1}^n.$

103、計(jì)算相干剖面，基于相似系數(shù)的相干體算法，將去噪處理后的地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行相干性計(jì)算以及傾角掃描；

在本實(shí)施例中，在進(jìn)行相干性計(jì)算時(shí)，首先定義一個(gè)分析窗口(橢圓窗或者矩形窗)，在分析窗之內(nèi)以分析點(diǎn)為中心包含J個(gè)地震道。定義相似系數(shù)σ(t,p,q)為分析窗內(nèi)沿一定傾角p，q各道的平均能量與所有道能量的平均值的比值，我們把一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)所有相似系數(shù)的平均值作為該窗口內(nèi)中心點(diǎn)的相干值C_s(t,p,q)，即

$C_s(t,p,q)=\frac{\underset{k=-K}{\overset{K}{\∑}}{\[\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\∑}}{u}_j(t+\mathrm{k\Δt}-p{x}_j-q{y}_j)\]}^2}{\underset{k=-K}{\overset{K}{\∑}}\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\∑}}{\[u_j(t+\mathrm{k\Δt}-p{x}_j-q{y}_j)\]}^2}$

其中u_j表示分析窗內(nèi)第j道，x_j，y_j分別表示該道距離中心道的距離，p，q分別表示x，y方向的傾角。基于相似系數(shù)的相干性計(jì)算利用多道的信息。相干時(shí)窗的大小取T/2～3T/2。為減小誤差，在計(jì)算時(shí)給定一個(gè)閾值，小于此值的相干值將被賦0。計(jì)算相干性的過(guò)程中對(duì)傾角進(jìn)行掃描，使用與界面傾角p、q相一致的傾角進(jìn)行相干性計(jì)算時(shí)得到的相干性最大，可以獲得界面傾角。

104、拾取層位起點(diǎn)，即在地震層位圖像中選取起點(diǎn)，可以經(jīng)由人工手動(dòng)選取，但本發(fā)明并不限制于此。

105、層位追蹤、傾角拾取，根據(jù)層位設(shè)定追蹤起始參考道的深度h,檢索使該點(diǎn)處相干性最大對(duì)應(yīng)的,計(jì)算時(shí)延t并記錄。以下一道為參考道，將時(shí)延t賦給h。循環(huán)計(jì)算直至最后一道。采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)方式 存儲(chǔ)傾角掃描和同相軸追蹤的結(jié)果，其優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)量較小，同時(shí)可以根據(jù)每一條同相軸的編號(hào)檢索到每一條同相軸。

106、顯示自動(dòng)追蹤結(jié)果。

107、確定所述追蹤結(jié)果是否滿足用戶要求，此步驟可以由用戶來(lái)確定，但本發(fā)明并不限制于此。如果追蹤結(jié)果不滿足要求，則可以通過(guò)設(shè)置時(shí)窗和傾角掃描大小調(diào)整追蹤結(jié)果。

108、將符合要求的追蹤結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，以備后續(xù)使用。

下面以一個(gè)實(shí)際地震數(shù)據(jù)為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。

原始地震剖面數(shù)據(jù)如圖2所示，如果直接對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤則獲得圖3所示的追蹤結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的方法，使用全變分(TV,Total Variation)算法對(duì)所述地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理后，獲得如圖4所示的地震數(shù)據(jù)圖，在此基礎(chǔ)上使用TV方法結(jié)合相似性相干計(jì)算后追蹤結(jié)果圖得到的追蹤結(jié)果如圖5所示。

與前述方法實(shí)施例相應(yīng)，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種地震層位自動(dòng)追蹤裝置，參照?qǐng)D6所示的結(jié)構(gòu)圖，具體可以包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，適于獲取地震剖面數(shù)據(jù)，將所述地震剖面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至二維數(shù)組a_i,j中,其中，i為線數(shù)(line的個(gè)數(shù))，j為cdp數(shù)；

去噪處理模塊，適于根據(jù)全變分(TV,Total Variation)算法對(duì)所述地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；

相干計(jì)算模塊，適于相似系數(shù)的相干體算法，將去噪處理后的地震剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行相干性計(jì)算以及傾角掃描；

同相軸追蹤模塊，適于在地震層位中選取起點(diǎn)，進(jìn)行同相軸追蹤。

本發(fā)明通過(guò)全變分(TV)方法對(duì)信噪比低的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪， 提高地震剖面分辨率，較好的實(shí)現(xiàn)了去噪和保護(hù)邊緣的統(tǒng)一，同時(shí)能保護(hù)同相軸?；谙嗨葡禂?shù)的相干體算法，利用地震同相軸橫向的連續(xù)性較好，在相干剖面上突出顯示同相軸?；谙嗨葡禂?shù)的相干算法獲取構(gòu)造傾角，用傾角掃描法進(jìn)行同相軸追蹤，從而方便進(jìn)行同相軸追蹤和傾角拾取。本方法分辯率較高，且對(duì)噪音的壓制效果較好，在信噪比較低的情況下依然可以取得對(duì)實(shí)際地震剖面資料進(jìn)行自動(dòng)層位追蹤較好的結(jié)果。

本發(fā)明的說(shuō)明書中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本發(fā)明公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋呈反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說(shuō)，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在于該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中?？梢园褜?shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過(guò)程或者單元中的至少一些是互相排斥之處，可以采用任何組合對(duì)本說(shuō)明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過(guò)程或單元 進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說(shuō)明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來(lái)代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來(lái)使用。

本發(fā)明的各個(gè)部件實(shí)施例可以以硬件實(shí)現(xiàn)，或者以在一個(gè)或者多個(gè)處理器上運(yùn)行的軟件模塊實(shí)現(xiàn)，或者以它們的組合實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在實(shí)踐中使用微處理器或者數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種瀏覽器終端的設(shè)備中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)為用于執(zhí)行這里所描述的方法的一部分或者全部的設(shè)備或者裝置程序(例如，計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)。這樣的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，或者可以具有一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)的形式。這樣的信號(hào)可以從因特網(wǎng)網(wǎng)站上下載得到，或者在載體信號(hào)上提供，或者以任何其他形式提供。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過(guò)同一個(gè)硬件項(xiàng)來(lái)具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋 為名稱。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書的范圍當(dāng)中。