專利名稱：一種三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法。
背景技術(shù)：
三維聲波測(cè)井是在正交偶極聲波測(cè)井技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代聲波測(cè)井技術(shù)，其測(cè)量原理是利用目前所有的聲波，即單極、偶極及斯通利波測(cè)量模式對(duì)各種頻帶的波形進(jìn)行綜合測(cè)量以獲取地層的三維聲波特性，即縱波時(shí)差、橫波及斯通利波在井筒軸向、徑向和周向的變化，對(duì)地層特性的方位性提供完整的描述。通過該技術(shù)可以清晰地對(duì)均質(zhì)地層和非均質(zhì)地層的各向異性及各向異性形成的各種機(jī)理進(jìn)行分析。圖1是三維聲波測(cè)井儀器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，三維聲波測(cè)井儀器采用三個(gè)單極發(fā)射換能器和兩個(gè)正交的偶極發(fā)射換能器發(fā)射聲波信號(hào)，采用十三組接收換能器Rl R13的接收陣列接收聲波信號(hào)。其中， 三個(gè)單極發(fā)射器分別是上單極發(fā)射器、下單極發(fā)射器和遠(yuǎn)單極發(fā)射器，上單極發(fā)射器和下單極發(fā)射器位于接收器陣列兩端，而遠(yuǎn)單極發(fā)射器和兩個(gè)X、Y正交偶極發(fā)射器位于儀器下部的較遠(yuǎn)處。三個(gè)單極發(fā)射器用于產(chǎn)生不同源距的縱波、橫波和斯通利波，X、Y偶極發(fā)射器用于產(chǎn)生彎曲波。通過不同組合模式可獲得所需要的多種模式波形數(shù)據(jù)。圖2是三維聲波測(cè)井儀的信號(hào)采集示意圖。如圖2所示，采集板在DSP的控制下進(jìn)行信號(hào)采集，每組接收陣列包括8個(gè)接收傳感器，共需采集104通道的聲波信號(hào)。三維聲波測(cè)井儀器在工作過程中，需要在不同井眼深度進(jìn)行多次信號(hào)采集，每次采集含多個(gè)采樣周期，各個(gè)周期分別采集不同模式的波形數(shù)據(jù)，每個(gè)采樣周期，每通道需采樣500點(diǎn)數(shù)據(jù)，因此，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)量非常大。由于三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)量非常大，井下數(shù)據(jù)傳輸率受限制，給數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸帶來了困難。所以，必須選用合適的數(shù)據(jù)壓縮算法，對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮處理，減少數(shù)據(jù)量，提高測(cè)井效率

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)大，在井下數(shù)據(jù)傳輸受限的情況下，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸困難的缺陷，提供一種三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法，以實(shí)現(xiàn)井下儀器在大量采集信號(hào)的同時(shí)對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效地壓縮，減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和傳輸量，提高測(cè)井效率。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、原始聲波數(shù)據(jù)的預(yù)處理對(duì)輸入緩沖區(qū)的η位原始聲波數(shù)據(jù)拆分為高II1位保留數(shù)據(jù)和低η2位待壓縮數(shù)據(jù)，并分別存儲(chǔ)到保留數(shù)據(jù)數(shù)組和待壓縮數(shù)據(jù)數(shù)組中；從待壓縮數(shù)組中讀入待壓縮數(shù)據(jù)，將其分割為一組一組的長(zhǎng)度為m的待壓縮數(shù)據(jù)；O)、待壓縮數(shù)據(jù)的壓縮2.1)、DCT 映射變換按組對(duì)待壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT正變換，將待壓縮數(shù)據(jù)的能量盡量集中在少量的系數(shù)上，從而最大限度地去除壓縮數(shù)據(jù)中的相關(guān)性，得到映射數(shù)據(jù)；2. 2)、動(dòng)態(tài)量化和數(shù)據(jù)編碼采用動(dòng)態(tài)量化的方式對(duì)映射數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，對(duì)數(shù)值較大的數(shù)據(jù)保留較多的位數(shù)， 而對(duì)數(shù)值較小的數(shù)據(jù)則保留較少的位數(shù)；對(duì)量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；(3)、數(shù)據(jù)合并與存儲(chǔ)將保留數(shù)據(jù)數(shù)組中的高Ii1位保留數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，得到壓縮數(shù)據(jù)， 并存儲(chǔ)到輸出緩沖區(qū)。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法，通過對(duì)原始聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分為高Ii1 位保留數(shù)據(jù)和低n2位待壓縮數(shù)據(jù)，對(duì)待壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行分割長(zhǎng)度為m的待壓縮數(shù)據(jù)；然后按組進(jìn)行對(duì)待壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT變換，得到映射數(shù)據(jù)，對(duì)映射數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，即數(shù)值較大的數(shù)據(jù)保留較多的位數(shù)，而數(shù)值較小的數(shù)據(jù)則保留較少的位數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮，對(duì)量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；最后將保留數(shù)據(jù)數(shù)組中的高Ii1位保留數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，得到壓縮數(shù)據(jù)，從而減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和傳輸量，提高測(cè)井效率。


圖1是三維聲波測(cè)井儀器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是三維聲波測(cè)井儀的信號(hào)采集示意圖；圖3是三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法一具體實(shí)施方式
流程圖；圖4是原始聲波數(shù)據(jù)的預(yù)處理示意圖；圖5是待壓縮數(shù)據(jù)的DCT映射變換、映射數(shù)據(jù)的量化、編碼示意圖；圖6是量化數(shù)據(jù)的編碼示意圖；圖7是數(shù)據(jù)合并與存儲(chǔ)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例圖3是三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法一具體實(shí)施方式
流程圖。1、預(yù)處理在本實(shí)施例中，如圖3所示，首先是對(duì)原始聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，其預(yù)處理的過程如圖4所示，在本實(shí)施例中，采樣得到的有效聲波數(shù)據(jù)為M位，為便于處理，在輸入緩沖區(qū)中保存為32位的原始聲波數(shù)據(jù)，其最高8位全為零。如圖4所示，將輸入緩沖區(qū)中的η = 32位的原始聲波數(shù)據(jù)拆分為高ni = 16位保留數(shù)據(jù)和低n2 = 16位待壓縮數(shù)據(jù)，并分別存儲(chǔ)到保留數(shù)據(jù)數(shù)組和待壓縮數(shù)據(jù)數(shù)組中。在后續(xù)操作中，只對(duì)所有待壓縮數(shù)組中的數(shù)據(jù)，即原始聲波數(shù)據(jù)的低16位數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，待壓縮完畢后，再將保留數(shù)據(jù)和壓縮數(shù)據(jù)整理為完整的輸出數(shù)據(jù)。將待壓縮數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度進(jìn)行補(bǔ)零使之成為m = 8的整數(shù)倍，然后分割為一組一組的長(zhǎng)度為Hl = 8的待壓縮數(shù)據(jù)。在實(shí)際的應(yīng)用中，采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為500，則需要將長(zhǎng)度500的待壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)零修改為8的整數(shù)倍，即504，然后進(jìn)行分割得到63組待壓縮數(shù)據(jù)。2、數(shù)據(jù)壓縮待壓縮數(shù)據(jù)的DCT映射變換、映射數(shù)據(jù)的量化、編碼示意圖如圖5所示。2.1、DCT 映射變換讀入一組長(zhǎng)度為8的待壓縮數(shù)據(jù)，進(jìn)行一維DCT映射變換，變換公式為Y = CX,其
中，
權(quán)利要求
1.一種三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、原始聲波數(shù)據(jù)的預(yù)處理對(duì)輸入緩沖區(qū)的Π位原始聲波數(shù)據(jù)拆分為高Ill位保留數(shù)據(jù)和低n2位待壓縮數(shù)據(jù)，并分別存儲(chǔ)到保留數(shù)據(jù)數(shù)組和待壓縮數(shù)據(jù)數(shù)組中；從待壓縮數(shù)組中讀入待壓縮數(shù)據(jù)，將其分割為一組一組的長(zhǎng)度為m的待壓縮數(shù)據(jù)；O)、待壓縮數(shù)據(jù)的壓縮2.1)、DCT映射變換按組對(duì)待壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT正變換，將待壓縮數(shù)據(jù)的能量盡量集中在少量的系數(shù)上， 從而最大限度地去除壓縮數(shù)據(jù)中的相關(guān)性，得到映射數(shù)據(jù)；2. 2)、動(dòng)態(tài)量化和數(shù)據(jù)編碼采用動(dòng)態(tài)量化的方式對(duì)映射數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，對(duì)數(shù)值較大的數(shù)據(jù)保留較多的位數(shù)，而對(duì)數(shù)值較小的數(shù)據(jù)則保留較少的位數(shù)；對(duì)量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；(3)、數(shù)據(jù)合并與存儲(chǔ)將保留數(shù)據(jù)數(shù)組中的高Ii1位保留數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，得到壓縮數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到輸出緩沖區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法，其特征在于，量化時(shí)，檢測(cè)每組映射數(shù)據(jù)的最大值，根據(jù)該數(shù)值確定該組數(shù)據(jù)的有效位，按保留位數(shù)從最高有效位開始保留，舍棄部分的按照過半進(jìn)位的原則進(jìn)位，得到量化數(shù)據(jù)，并記錄下量化數(shù)據(jù)最低位在映射數(shù)據(jù)中的位數(shù)，即量化位數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法，其特征在于，所述的原始聲波數(shù)據(jù)為32位，拆分為高16位保留數(shù)據(jù)和低16位待壓縮數(shù)據(jù)，所述的分組長(zhǎng)度m為 8 ；量化時(shí)，對(duì)于前四個(gè)映射數(shù)據(jù)，保留前7位而舍棄后6位，對(duì)于后四個(gè)映射數(shù)據(jù)，保留前 6位而舍棄后7位，以后四個(gè)量化數(shù)據(jù)最低位在映射數(shù)據(jù)中的位數(shù)作為量化位數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法，其特征在于，所述的編碼為第一個(gè)編碼字節(jié)的最低4位保存量化位數(shù)，第一個(gè)編碼字節(jié)的第5位保存第一個(gè)映射數(shù)據(jù)的符號(hào)位，第一個(gè)編碼字節(jié)最高位3位和第二個(gè)編碼字節(jié)的最低4位保存第一個(gè)量化數(shù)據(jù)；第二個(gè)編碼字節(jié)的第5位保存第二個(gè)映射數(shù)據(jù)的符號(hào)位，第二個(gè)編碼字節(jié)最高位3位和第三個(gè)編碼字節(jié)的最低4位保存第二個(gè)量化數(shù)據(jù)，依次類推，將前四個(gè)量化數(shù)據(jù)進(jìn)行保存；第五個(gè)編碼字的第5位保存第五個(gè)映射數(shù)據(jù)的符號(hào)位，第五個(gè)編碼字節(jié)最高3位和第六個(gè)編碼字節(jié)的最低3位保存第五個(gè)量化數(shù)據(jù)；第六個(gè)編碼字的第4位保存第六個(gè)映射數(shù)據(jù)的符號(hào)位，第六個(gè)編碼字節(jié)最高位4位和第七個(gè)編碼字節(jié)的最低2位保存第六個(gè)量化數(shù)據(jù)；第七個(gè)編碼字的第3位保存第七個(gè)映射數(shù)據(jù)的符號(hào)位，第七個(gè)編碼字節(jié)最高位5位和第八個(gè)編碼字節(jié)的最低1位保存第七個(gè)量化數(shù)據(jù)；第八個(gè)編碼字的第2位保存第八個(gè)映射數(shù)據(jù)的符號(hào)位，第八個(gè)編碼字節(jié)最高位六位保存第八個(gè)量化數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮方法，通過對(duì)原始聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分為高n1位保留數(shù)據(jù)和低n2位待壓縮數(shù)據(jù)，對(duì)待壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行分割長(zhǎng)度為m的待壓縮數(shù)據(jù)；然后按組進(jìn)行對(duì)待壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT變換，得到映射數(shù)據(jù)，對(duì)映射數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，即數(shù)值較大的數(shù)據(jù)保留較多的位數(shù)，而數(shù)值較小的數(shù)據(jù)則保留較少的位數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)壓縮，對(duì)量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；最后將保留數(shù)據(jù)數(shù)組中的高n1位保留數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，得到壓縮數(shù)據(jù)，從而減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和傳輸量，提高測(cè)井效率。
文檔編號(hào)H03M7/30GK102522999SQ201110408530
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者仇傲, 劉西恩, 師奕兵, 張偉, 林聰 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)