專利名稱：地震數(shù)據(jù)的壓縮方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地震數(shù)據(jù)的壓縮方法和裝置。
數(shù)據(jù)壓縮(或縮減)是為了降低被處理的數(shù)據(jù)量而在處理中不損失主要信息的數(shù)字信號處理技術。這主要是通過除去數(shù)據(jù)中的冗余而實現(xiàn)的，并可能涉及舍去數(shù)據(jù)的無關緊要的部分。這種壓縮的結(jié)果可能造成數(shù)據(jù)精確性的某些損失。允許精確重構(gòu)原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮在文獻中常稱為無損的數(shù)據(jù)壓縮。涉及到精確性的某種降低的數(shù)據(jù)壓縮稱為有損的數(shù)據(jù)壓縮。“舍入法”及“下采樣法”(down sampling)是數(shù)據(jù)壓縮普通的例子；這兩個方法通常是有損的。
地震數(shù)據(jù)的探測需要進行大量的地震實驗以獲得可靠的地表下圖象。每一實驗要使用適當?shù)穆曉串a(chǎn)生聲波并由大量的接收器測量地球的響應。大規(guī)模的地震觀測這樣就產(chǎn)生了通常為數(shù)字格式的大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要被傳輸，存儲和處理。為了便于對這種大量的數(shù)據(jù)進行處理，可以采用數(shù)據(jù)壓縮。
地震數(shù)據(jù)探測中通常采用的有損數(shù)據(jù)壓縮技術是分組形成法。這涉及在固定大小的組內(nèi)大量的相鄰接收器的保持和傳輸及處理，而不是個別的測量。
對數(shù)據(jù)壓縮主要不使用分組形成法。分組形成法抑制隨機的環(huán)境噪聲，并抑制諸如陸地地震中的地滾等低表觀速度的波。這種分組形成法減弱了數(shù)據(jù)的高的空間頻率成分。然而，這一減弱是以粗糙的方式進行的，即僅部分地抑制了表面上呈緩慢傳播的波并改變了其余的數(shù)據(jù)。因而，有充分理由從探測階段就省去分組形成法，并個別記錄每一接收器的輸出。這時允許采用更為精致的方法以降低隨機及相干噪聲。然而，在探測階段拋棄分組形成法則大大增加了隨后的各階段要處理的數(shù)據(jù)量。
在IEEE Int．SYM．Circuits & Systym，New Orleans，LA，1-3 May1990，Vol．2，1573-6中，A．Spanias，S．Johnson等人闡述了幾種用于地震數(shù)據(jù)壓縮的基于變換的方法。這些方法包括離散傅立葉變換(DFT)，離散余弦變換(DCT)，Walsh-Hardamard變換(WHT)，及Karhunen-Loeve變換(KLT)。然而，在該刊物中所描述的并應用于N個數(shù)據(jù)點的滑動幀的DCT能夠用于在幾個不同的變換之間進行相對比較。當用作數(shù)據(jù)壓縮方法時，滑動幀在變換域產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)。
因而本發(fā)明的目的是提供用于壓縮地震數(shù)據(jù)的一種方法。本發(fā)明的另一目的是要提供一種不使用分組形成法的壓縮地震數(shù)據(jù)的方法。
本發(fā)明提供了其中把Ⅳ型的局部空間或時間的離散三角(即，正弦或余弦)變換用于地震數(shù)據(jù)信號的第一級壓縮。Ⅳ型離散的正弦／余弦變換本身是公知的。例如由H．S．Malvar在“Lapped transforms for efficienttransform／subband coding”，IEEE ASSP，vol．38，no．6，June 1990中給出了一般的闡述。局部空間或時間離散余弦／正弦變換得到的結(jié)果是得到比原始數(shù)據(jù)更加緊湊和較少相關性的變換系數(shù)。在以下的數(shù)據(jù)處理步驟中最好采用這兩個性質(zhì)。
在一個處理步驟中采用了變換系數(shù)的緊湊性，這步驟可被描述為重新量化(requantization)或舍入步驟。這一步驟的目的是要以高精度保留所選擇的系數(shù)，并以較低的精度保留其它系數(shù)，以便降低描述系數(shù)所需的數(shù)據(jù)量并從而實現(xiàn)進一步的數(shù)據(jù)壓縮。
降低的變換系數(shù)的相關性提供了采用編碼方案的機會，以至進一步降低要被存儲或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量?？刹捎玫木幋a方案本身是公知的例如Huffmann編碼或幅度編碼。
采用該方法的地震數(shù)據(jù)信號一般是從多個接收器獲得的跟蹤圖形，例如從地下測音器或水下測音器獲得的。這些接收器可組合安置，所有這些都是現(xiàn)有技術中已經(jīng)知道的。例如，其中之一是排布在數(shù)個平行線中的地下測音器的線性陣列的這種傳統(tǒng)的3維陸地地震學布局。方法中使用局部變換允許對包含在每一條線上的一定數(shù)目接收器的數(shù)據(jù)進行壓縮。如本專業(yè)內(nèi)所熟知，局部變換是這樣一種變換，其中變換施加到所定義的跟蹤圖形的窗口。這樣，在每一相繼的變換階段施加了局部變換的跟蹤圖形的數(shù)目稱為空間窗口，而這一窗口可能隨著所施加的變換類型而改變。
局部變換窗口由窗口的功能所定義，而窗口功能是這樣選擇的，使得變換是正交的并且是可逆的。窗口功能的選擇使得變換施加到與鄰接的窗口有重疊的的中心窗口，最好是重疊這些窗口的一半。
變換可以分兩個步驟進行，第一步驟是一折疊步驟，其中的中心窗口與鄰接的半個窗口組合而產(chǎn)生一折疊信號，且第二步驟是壓縮對折疊信號所進行的余弦變換。
除了局部空間變換之外，最好還向數(shù)據(jù)施加局部時間變換。兩種局部變換的組合可達到較好的壓縮比。局部時間變換最好是Ⅳ型局部時間離散正弦／余弦變換。然而，其它的信號變換和分解也可使用，諸如普通的局部離散余弦變換，及局部傅立葉變換?？梢园慈魏雾樞蚴┘泳植靠臻g三角變換和局部時間三角變換。
表示變換之后原始數(shù)據(jù)的變換系數(shù)形成了一個數(shù)據(jù)集，不同的壓縮方法可施加到該數(shù)據(jù)集。這些壓縮方法可被共同稱為(重新)量化和編碼。當用于壓縮數(shù)據(jù)時量化過程通常包括定標步驟和舍入。量化過程是為了降低高頻成分或系數(shù)，同時以較高精度保留低頻成分。
定標最好通過以表示低頻的第一標量系數(shù)來除并以表示高頻的第二標量系數(shù)來除而實現(xiàn)。第一標量選擇得小于第二標量，這是由于標量越大將實現(xiàn)的壓縮越大。這樣，在地震分析中特別有意義的表示低頻的系數(shù)將不會象表示高頻的系數(shù)那樣被壓縮，從而保持前者的精度。
通過使用最接近整數(shù)函數(shù)的均勻量化，或統(tǒng)計舍入，或非均勻重新量化能夠?qū)崿F(xiàn)定標。
定標或量化參數(shù)可隨時間、空間、或空間或時間的頻率而變化。
在本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施例中，壓縮比是由地震信號中的噪聲水平自動確定的。最好使用不包含由地震源產(chǎn)生的信號的一部分信號或多個部分信號來測量噪聲水平。這樣，在“第一到達”之前記錄的跟蹤圖形的一部分或所謂噪聲記錄，即在沒有地震源時的記錄的跟蹤圖形，能夠用來確定噪聲水平。甚至更好的是，在確定噪聲水平的步驟之前對信號濾波，以避免對噪聲水平的過分估計。
最好選擇壓縮比，即量化誤差，使其等于或低于噪聲水平。
由數(shù)據(jù)壓縮引起的精度的降低增加了數(shù)據(jù)的冗余度。因而根據(jù)本發(fā)明進一步的一個特點，數(shù)據(jù)的冗余度可用來進一步縮減被壓縮的數(shù)據(jù)，這最好是通過施加可變長度數(shù)據(jù)編碼，諸如幅度編碼或Huffman編碼。例如，可對定標系數(shù)進行幅度編碼，使得每一系數(shù)與最大系數(shù)的絕對值成正比。
根據(jù)本發(fā)明的地震數(shù)據(jù)壓縮方法可用于所有類型的地震數(shù)據(jù)，包括陸地，過渡帶，海洋或海底探測的2維和3維觀測數(shù)據(jù)?？赡艿臄?shù)據(jù)還包括預記錄數(shù)據(jù)或預處理數(shù)據(jù)，諸如沖擊收集(shot gathers)，共用中點(CMP)收集，堆(stacks)，遷移段，或單傳感器記錄。還適用于二維地震探測幾何結(jié)構(gòu)，諸如包括一條線接收器的陸地布局，或?qū)τ谑褂酶⊥才c水下測音器的二維或三維海洋地震觀測，及對于實際區(qū)域接收器布局(線內(nèi)／交叉線應用)的兩個垂直方向的應用。
使用專用芯片組，能夠做到在向野外工作室(field boxes)或探測車或船傳輸之前在單個接收器內(nèi)壓縮數(shù)據(jù)。還能夠在數(shù)據(jù)傳輸中在數(shù)據(jù)處理的更遠的“下游”使用，例如對于數(shù)據(jù)向處理中心傳輸或?qū)τ谥虚g階段使用。在傳輸和／或存儲壓縮數(shù)據(jù)之后，能夠使用相同的反向步驟并以反向順序重構(gòu)或解壓縮出原始數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還在于用來執(zhí)行這里所述的方法的裝置。
本發(fā)明還在于數(shù)據(jù)受到根據(jù)上述一種或多種方法壓縮的地震觀測方式。
從以下的詳細說明和附圖，本發(fā)明的這些或其它的特點，優(yōu)選實施例及其變種，可能的用途和優(yōu)點能夠為本領域普通專業(yè)人員所接收和理解。


圖1表示根據(jù)優(yōu)選的窗口功能設計的典型的窗口。
圖2表示描述當使用根據(jù)本發(fā)明的方法時在空間頻域中預計的定標或量化誤差的曲線。
圖3表示描述當使用根據(jù)本發(fā)明的方法時在空間頻域中實際的定標或量化誤差的曲線。
一般來說，在傳統(tǒng)的3維陸地地震學布局，接收器安排成數(shù)個平行線的直線接收器陣列中。在這一實施例中，數(shù)據(jù)壓縮方法是沿著每一接收器行施加的，且每一接收器行可以被單獨處理。這種應用稱為按行的應用。
傳統(tǒng)的分組形成法過程，是對各組接收器求和，在數(shù)學上表示為[1]g→(i)=1NgΣn=0Ng-1S→(n+iNg);]]>i=O,...,Ig-1]]>其中Ng是每組接收器的個數(shù)，Ig是每接收器行的組數(shù)，向量g包含在第i組中成組形成的數(shù)據(jù)，向量s(n)包含接收器n中測量的數(shù)據(jù)。
在方程式[1]中可見，分組形成數(shù)據(jù)中的樣本數(shù)只是原始數(shù)據(jù)量的一個因子1／Ng。
根據(jù)本發(fā)明的地震數(shù)據(jù)壓縮方法不依賴于這一分組形成法，這種方法是只保留接收信號的空間低頻成分的粗糙方法。另一方面，該方法避免了保留來自各個接收器的所有數(shù)據(jù)。新方法以高的精確性保留了更重要的空間低頻成分，并以降低的(但仍然是重要的)精確性保留了空間高頻成分。精確性的降低意味著每樣本數(shù)據(jù)需要較少的位，因而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的壓縮。
根據(jù)本發(fā)明的方法涉及以下將說明的數(shù)個階段階段1空間變換Ⅳ型局部余弦變換，即向數(shù)據(jù)施加有限數(shù)目接收器的窗口內(nèi)的余弦變換，C→km[2]=Σn=m/23M/2-1s→(n+nM)h(n)2Mcos(πM(k+12)(n+12))]]>對于k=0，…，M-1，且對于m=0，…，P-1。
在等式[2]中，向量Ckm是局部空間DCT-IV系數(shù)，向量S(n)是接收器n中所測量的數(shù)據(jù)，M是局部余弦變換中每窗口內(nèi)的接收器數(shù)目，h(n)是窗口函數(shù)，而P是每接收器行的窗口數(shù)。
在這一具體的方程式中，假設M是偶數(shù)，當然對變換作適當?shù)男薷腗可選擇為奇數(shù)。如果窗口函數(shù)h(n)滿足以下條件，則以上變換是正交的且可逆的0≤h(n)≤1h(n)=0for n≤-M2and n≥3M2,]]>[3]h(n)=h(M-n-1),h(n)2+h(n+M)2=1for-M2≤n<M2·]]>
公式[2]中的變換稱為DCT-TV(第四型離散余弦變換)，并具有與快速傅立葉變換(FFT)可比擬的有效實現(xiàn)性。公式[2]中的變換將稱為局部DCT-IV。對于局部DCT-IV，計算的復雜性與窗口數(shù)目的乘積成正比，且執(zhí)行DCT-IV所需的工作量與(N／M)*M log(M)∝N成正比，其中N是信號長度，即每接收器行的接收器數(shù)目，M是窗口長度。這與FFT比較更有利，后者是對信號的整個長度進行的，將需要與N log(N)成正比的多次操作。這一變換與普通的局部DCT之間的主要差別在于它能夠用于重疊的窗口。普通的局部DCT被限制在不相交的矩形窗口中。
在等式[2]中可見，每一組系數(shù){Ckm；k=0，…，M-1｝的計算需要2M個接收器的數(shù)據(jù)貢獻，其中的M來自本身窗口內(nèi)，M／2來自每一鄰接的窗口。但是，全部的變換系數(shù)的個數(shù)等于原始數(shù)據(jù)樣本數(shù)，即p*M=N。數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束可通過假設周期性或使用分開的開始和結(jié)束窗口函數(shù)處理。
在多個窗口內(nèi)可同時計算變換系數(shù)。此外，存在一種分兩步驟執(zhí)行等式[2]中的變換的有效實現(xiàn)方法1．確定每一窗口m中的折疊信號向量fm的折疊步驟對于0≤n＜M／2；以及[4′]s→(n+mM)h(n)-s→(2M-n-1+mM)h(2M-n-1)]]>對于M／2≤n＜M。
2．折疊信號fm的余弦變換是這樣的[5]c→km=Σn=0M-1f→m(n)2Mcos(πM(k+12)(n+12))]]>
對于k=0，…，M-1，以及m=0，…，P-1。
在IEEE ASSP，vol．38，No．6．，June 1990，Lapped transform forefficient tranform／subband coding中，H．S．Maler討論了局部DST-IV(第四型局部正弦變換)的性質(zhì)和實施方法，這一變換除了余弦由正弦代替之外與局部DCT-IV相等。
階段2時間變換局部DCT-IV系數(shù)仍然是記錄時間的函數(shù)。在所提出的方法中，也向它們施加局部時間DCT-IV。窗口的長度和窗口函數(shù)是從局部空間DCT-IV中所使用的窗口的長度和窗口函數(shù)中各自獨立地選擇的。
雖然其它縱坐標不再簡單地指時間，但是向量Ckm的表示法不變。
階段3重新量化正交可逆變換的方便性是，它們是保持能量的，即它們滿足Parseval定理。這意味著，變換域中的平方的量化誤差等于原始域中求得的平方誤差。對于原始域中的平方誤差同樣是這樣。對于所有的數(shù)據(jù)能量的平方誤差也是這樣。然而，這種保持性質(zhì)對于數(shù)據(jù)的最大絕對振幅并不存在。
量化涉及到劃分諸如系數(shù)等的數(shù)據(jù)振幅的范圍，并根據(jù)所使用的具體的量化方法通過舍入振幅以便指定另一個振幅值而降低出現(xiàn)的數(shù)據(jù)量。
最普通的量化方法是均勻量化方法振幅范圍被劃分為相等的級差，并對中點舍入振幅。這樣作得到的結(jié)果是數(shù)據(jù)樣本的固定點(整數(shù))表示。如果級差大小(比如△)足夠小，則量化誤差是以方差或能量△2／12均勻分布的白噪聲。如果在變換域中應用均勻量化方法，則原始域中的量化誤差也將表現(xiàn)為不變能量的白噪聲。原始域中量化誤差不一定是均勻分布。如果使用非均勻量化器，則這些說法不成立?？梢栽O想對于增加的振幅具有下降精度的量化器，諸如浮點表示中使用的量化器。
如果達到大的壓縮比，則量化器對于(在變換域中)數(shù)據(jù)的某些部分變?yōu)榇植诘?。這時誤差的隨機分析開始失效，并出現(xiàn)對變換域中的數(shù)據(jù)的濾波。然而如果所使用的變換給出地震數(shù)據(jù)內(nèi)容的良好的壓縮，諸如象使用DCT-IV那樣，則能夠避免數(shù)據(jù)的最重要的內(nèi)容受到這種濾波的作用。
局部空間DCT-IV的系數(shù)表示地震數(shù)據(jù)的局部空間頻率內(nèi)容，即在m號窗口中系數(shù)向量Ckm，K=0，…，M-1表示空間頻率內(nèi)容。指標k決定了所考慮的空間頻率。低的k對應于低的局部空間頻率，高的k對應于高的局部空間頻率。
該方法涉及低和高的局部空間頻率內(nèi)容的分開的重新量化。這可通過對Ckm’規(guī)則舍入(或均勻量化)進行以便給出[6]c→km=NINT(c→km/δL)δL]]>對于0≤k≤km-1，以及[7]c→km=NINT(c→km/δH)δH]]>對于km≤k≤M-1，其中方程式[6]用于低局部空間頻率，而方程式[7]用于高局部空間頻率。這兩個方程式中，NINT是最近整數(shù)函數(shù)，km是高精度的局部DCT-IV系數(shù)的數(shù)目，而δL，δH是用于對空間頻率舍入的標量。在以上的表達式中，在δL，δH變得較大時量化誤差變得較大。為了保持低局部空間頻率在精度上高于高局部空間頻率內(nèi)容，選擇這些標量使得δL＜δH。標量或量化誤差越大，則需要的每樣本的位數(shù)越少，從而能夠達到更大的壓縮。
因而，調(diào)節(jié)這些標量的值提供了自動選擇壓縮比的一種方法。首先，調(diào)節(jié)標量的一個方法是要確定對被記錄的地震數(shù)據(jù)中噪聲的一個估計值。這可通過比較已知沒有地震信號的記錄信號部分來實現(xiàn)，即比較最好是在第一次到達之前所記錄的數(shù)據(jù)部分，或在所謂噪聲沖擊期間記錄的數(shù)據(jù)。從這一“無信號”數(shù)據(jù)，可通過通常的統(tǒng)計方法推導出噪聲的一個估計值。如果給出這一估計值，就能夠按和它的預定的關系對壓縮的標量進行調(diào)節(jié)。而且，精度降低的系數(shù)越多(即km越小)，則能夠達到的壓縮越大。例如，若給定-10dB的數(shù)據(jù)信號電平和-50dB的噪聲電平(使用來自無信號的數(shù)據(jù)部分的數(shù)據(jù)測量)，則可設置這些標量，以便至少達到18∶1的壓縮比。
在局部的和開窗口的方法中，在低的(傳統(tǒng)的)和高的(添加的)波數(shù)帶之間所需要的分離不可能是完美的。從高到低的波數(shù)帶的量化噪聲小量的泄漏是不可避免的。為了使噪聲泄漏最小，要仔細選擇對于局部余弦系數(shù)中量化噪聲的窗口設計。還要通過犧牲某些壓縮性能來達到滿意的低水平泄漏。在以下的階段0討論窗口的設計。
階段4振幅編碼為了進一步壓縮數(shù)據(jù)，可以采用降低精度，因而降低了每樣本的位數(shù)，這增加了數(shù)據(jù)中的冗余度。這由對變換系數(shù)(Ckm’)的振幅編碼所利用。為此目的，形成少量(通常為8個)系數(shù)的運算。在每一運算中，最大的絕對值決定了系數(shù)所要使用的位數(shù)。代碼中，必須把系數(shù)的每一運算放在所使用的位數(shù)的后面，或者更具體來說，放在每次運算所需的位數(shù)的Huffman編碼獲得的代碼的后面。
階段0參數(shù)設置和窗口設計這一階段需要選擇窗口函數(shù)和重新量化參數(shù)。
該方法保留數(shù)據(jù)的低的空間頻率內(nèi)容，同時降低高的空間頻率內(nèi)容的精度。正如前面所述，這是通過改變表示地震數(shù)據(jù)的局部空間頻率內(nèi)容的局部DCT-IV系數(shù)的精度做到的。在以上按行應用中，理論上能夠預測重新量化局部空間頻率(即局部空間DCT-IV系數(shù))對沿整個接收器行的數(shù)據(jù)的空間頻率內(nèi)容的作用效果。
在空間頻帶中，在被認為低的和被認為高的之間作出區(qū)別。在通過整個接收器行觀察時，數(shù)據(jù)的低的空間頻率內(nèi)容的精度使高的局部空間頻率的精度降低，這是不可避免的。在低空間頻率引起的精度的損失由窗口函數(shù)h(還涉及其長度2M)、高精度km的局部DCT-IV系數(shù)的數(shù)目、以及由δL和δH決定的所選擇的精度確定。
該方法涉及由以下步驟組成的窗口設計過程-規(guī)定沿接收器行的低空間頻帶；-最好與數(shù)據(jù)中的噪聲預定估計值相關地設置低空間頻帶中最大可接受精度損失的閾值；-選擇M，km，δL和δH；-對所有允許的窗口函數(shù)h(從方程式[3])使低空間頻帶的精度損失最?。?如果所得的精度損失低于閾值，則終止該過程，否則按高精度(km)增加局部DCT-IV系數(shù)的數(shù)目并重復前面的步驟。
影響量化噪聲電平(△)的泄漏量的量為局部截止指標(km)，用于DCT-IV的長度M、及最后是窗口長度(≤2M)和形狀。為了使泄漏最小，要求△盡可能地小，且km和M盡可能地大。然而為了使壓縮最大，要求△盡可能地大且km盡可能地小。在窗口設計中M和△是固定的。使用對km的初始選擇，針對窗口h把噪聲泄漏減小到最小。如果噪聲超過泄漏閾值，則增加截止指標km并計算新的窗口。
現(xiàn)在提出使用以下各項小規(guī)模實際數(shù)據(jù)的例子-128個接收器，因而空間頻率數(shù)為64；-空間窗口長度M=16，因而空間窗口函數(shù)長度2M=32；-空間窗口數(shù)P=8；-在4ms時間每接收器有1024個樣本；-時間窗口長度為64個樣本；-24位定點樣本值。
選擇低空間頻帶使其由4個最低空間頻率(8個實值傅立葉系數(shù))組成。這意味著，由于窗口數(shù)為8，故每窗口高精度(即km)局部DCT-IV系數(shù)(即，Km)的個數(shù)至少為1。
設置低空間頻帶量化誤差的閾值為-115dB。設置低量化誤差為-119dB且高量化誤差為-68dB。在使用這一例子初步實驗期間，如果高精度(km)局部DCT-IV系數(shù)的數(shù)目從1增加到4，則誤差只落到閾值以下。這意味著以高精度保留了系數(shù)的25％(每16個窗口4個)。圖1中展示了所設計的窗口。預測的量化誤差與表示低和高空間頻率之間分割的矩形曲線一同示于圖2中。
從實際數(shù)據(jù)所獲得的量化誤差在圖3中示出。在預測的和實際的量化誤差之間可觀察到良好的吻合。
原始數(shù)據(jù)為24位固定點。用來獲得所需精度的每局部DCT-IV系數(shù)的位數(shù)對于低DCT-IV系數(shù)(25％)為26個，對于高DCT-IV系數(shù)(75％)為17個。這是一個平均為每樣本19．25位的初始壓縮。然而，增加的冗余度能使得在階段4的振幅編碼把這降低到每樣本4．4位。
在另一實施例中，主要目的不是使數(shù)據(jù)壓縮方法與用傳統(tǒng)方法獲得的數(shù)據(jù)相抵觸。這意味著大量的分組接收器要以高精度保留，而其余的地震數(shù)據(jù)以降低的精度表示。這一實施例的實施方案比第一實施例簡單。涉及FFT和線性陣列的該方法如下階段1空間變換[8]f→km=Σn=0M-1s→m(n)e exp(-2πinkM)]]>對于k=0，…，M-1，并對所有的m。
窗口大小(M)簡單地等于分組大小(Ng)。這里分組數(shù)目作為數(shù)據(jù)向量Sm(n)中的下標m給出以表示所有的分組被分開處理，并且它們可以與接收器行成一角度。
階段2時間變換對于時間變換，如同第一實施例中那樣使用時間局部DCT-IV(3．1節(jié))。
階段3重新量化類似于第一實施例中的方程式[6]和[7]那樣進行重新量化，例如[9]f→km=NINT(f→Om/δL)δL]]>(和)以及[10]f→km=NINT(f→km/δH)δH]]>對于1≤k≤M-1(高局部空間頻率)。
階段4振幅編碼如同第一實施例中所述進行振幅編碼。
由于這一實施例中，只以高精度保留大量的接收器分組，不限制使用線性陣列的接收器行的地震探測幾何結(jié)構(gòu)。例如可以應用到區(qū)域陣列的探測幾何結(jié)構(gòu)。
其它實施例如同以上討論的實施例，但是有以下特點a)階段1和2互換；b)階段3中重新量化方程式[6]和[7]中的系數(shù)的任何其它方法。例如，統(tǒng)計舍入或非均勻重新量化；c)方程式[6]和[7]中重新量化參數(shù)隨時間、位置或頻率而變化；d)奇窗口長度M；e)在局部空間或時間DCT-IV中窗口長度不變；f)DST-IV代替DCT-IV；g)階段1中的局部時間DCT-IV由任何其它信號變換或分解代替，諸如用(局部)DCT、局部DST、(局部／短時間)FFT、子波變換或子頻帶分解代替；h)局部空間DCT-IV由任何其它信號變換或分解代替，諸如用(局部)DCT，局部DST，(局部／短時間)FFT，子波變換或子頻帶分解；i)階段4中的振幅編碼由利用數(shù)據(jù)冗余度的任何其它方法代替。
權利要求
1．基于離散三角變換的地震數(shù)據(jù)壓縮方法，所述方法的特征在于以下步驟-選擇窗口函數(shù)，使得變換施加到中心窗口并與鄰接窗口有重疊；-向所述數(shù)據(jù)施加Ⅳ型(DCT-IV，DST-IV)局部空間和／或時間離散三角變換以便在變換域中產(chǎn)生數(shù)據(jù)；以及-壓縮所述變換域中的數(shù)據(jù)。
2．根據(jù)權利要求1的方法，其中按降低的精度通過保留其所選擇的部分而壓縮變換域中的數(shù)據(jù)。
3．根據(jù)權利要求2的方法，其中按降低的精度保留變換域中數(shù)據(jù)的高頻部分。
4．根據(jù)權利要求1的方法，其中通過對變換域中數(shù)據(jù)進行較粗糙的重新量化而壓縮變換域中的數(shù)據(jù)。
5．根據(jù)權利要求1的數(shù)據(jù)壓縮方法，其中確定非壓縮數(shù)據(jù)中的噪聲估計值，并根據(jù)所述估計值自動選擇對于該壓縮的壓縮比。
6．根據(jù)以上任何權利要求的數(shù)據(jù)壓縮方法，其中變換域中的數(shù)據(jù)的降低的冗余度用來進一步縮減被壓縮的數(shù)據(jù)。
7．根據(jù)權利要求6的數(shù)據(jù)壓縮方法，其中通過可變長度編碼壓縮變換域中的數(shù)據(jù)。
8．權利要求1，4或6的方法，還包括以下步驟-傳輸和／或存儲壓縮的數(shù)據(jù)；以及-解壓縮并反向變換所述壓縮的數(shù)據(jù)。
9．用于壓縮地震數(shù)據(jù)的裝置，所述裝置包括-產(chǎn)生窗口函數(shù)使得變換施加到中心窗口并與鄰接窗口有重疊的裝置；-用于向所述數(shù)據(jù)施加Ⅳ型(DCT-IV，DST-IV)局部空間和／或時間離散三角變換以便在變換域中產(chǎn)生數(shù)據(jù)的裝置；以及-用于壓縮所述變換域中的數(shù)據(jù)的裝置。
全文摘要
使用施加于數(shù)據(jù)集的Ⅳ型局部離散余弦/正弦變換,描述了用于地震數(shù)據(jù)壓縮的方法和裝置,數(shù)據(jù)集由不變的窗口函數(shù)限制,該窗口函數(shù)降低了與鄰接窗口的重疊。
文檔編號G01V1/22GK1206470SQ9619933
公開日1999年1月27日 申請日期1996年11月22日 優(yōu)先權日1995年12月1日
發(fā)明者皮特·倫納德·弗米爾 申請人:格庫公司