各向异性扩散滤波方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，更具体地，涉及一种各向异性扩散滤波方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

在地震数据的采集过程中，由于野外的各种干扰噪声会在地震记录中产生影响，在地震数据预处理过程中并不能将噪声全部压制掉，所以导致地震数据的信噪比低，所获得的偏移叠加剖面存在噪声影响，剖面中的构造信息不清晰，不利于之后的地震资料解释工作。

因此国内外相关的学者展开了大量的工作，提出了中值滤波、时频域滤波、Kuwahara滤波等方法，然而这些方法都没办法在压制噪声的同时保护边界。

为此，Fehmers等提出构造导向的滤波方法，杨培杰等提出方向性边界保持的断层增强方法，Dave采用了双边滤波的方法进行地震图像增强。这些方法都没有利用叠后地震剖面的相干体属性进行约束。

因此，有必要开发一种基于相干属性的各向异性扩散滤波方法、装置、电子设备及介质，可以用于对叠后地震数据剖面的噪声压制同时保持构造的边界信息，对断层等构造的刻画进行增强。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种各向异性扩散滤波方法、装置、电子设备及介质，其能够通过使用相干属性对各向异性扩散滤波的过程加以控制，在去噪的同时保持并增强对边界的刻画。

第一方面，本公开实施例提供了一种各向异性扩散滤波方法，包括：

针对叠后地震数据提取归一化的相干值；

根据所述叠后地震数据计算特征值与特征向量；

根据所述特征值、所述特征向量与所述相干值，构建扩散张量；

通过一致性增强扩散方法进行扩散，重复上述步骤直至达到设定的扩散时间，对地震图像进行平滑。

优选地，根据所述叠后地震数据计算特征值与特征向量包括：

设定高斯滤波的参数值，针对叠后地震数据进行空间域高斯核函数滤波，获得滤波数据；

根据所述滤波数据，计算梯度结构张量；

根据所述梯度结构张量进行特征值分解，计算所述特征值与所述特征向量。

优选地，通过公式(1)进行空间域高斯核函数滤波：

g＝I*G

其中，I为叠后地震数据，G

优选地，通过公式(2)计算梯度结构张量：

其中，

D＝ε(λ

其中，ε为归一化的相干值，λ

优选地，通过公式(4)进行扩散：

优选地，使用公式(4)进行非线性的各向异性扩散，将扩散方程进行差分离散，给定时间步长和总扩散时间进行扩散。

作为本公开实施例的一种具体实现方式，

第二方面，本公开实施例还提供了一种各向异性扩散滤波装置，包括：

相干值提取模块，针对叠后地震数据提取归一化的相干值；

计算模块，根据所述叠后地震数据计算特征值与特征向量；

扩散张量构建模块，根据所述特征值、所述特征向量与所述相干值，构建扩散张量；

扩散模块，通过一致性增强扩散方法进行扩散，重复上述步骤直至达到设定的扩散时间，对地震图像进行平滑。

优选地，根据所述叠后地震数据计算特征值与特征向量包括：

设定高斯滤波的参数值，针对叠后地震数据进行空间域高斯核函数滤波，获得滤波数据；

根据所述滤波数据，计算梯度结构张量；

根据所述梯度结构张量进行特征值分解，计算所述特征值与所述特征向量。

优选地，通过公式(1)进行空间域高斯核函数滤波：

g＝I*G

其中，I为叠后地震数据，G

优选地，通过公式(2)计算梯度结构张量：

其中，

D＝ε(λ

其中，ε为归一化的相干值，λ

优选地，通过公式(4)进行扩散：

优选地，使用公式(4)进行非线性的各向异性扩散，将扩散方程进行差分离散，给定时间步长和总扩散时间进行扩散。

第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

存储器，存储有可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的各向异性扩散滤波方法。

第四方面，本公开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存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的各向异性扩散滤波方法。

其有益效果在于：本发明采用梯度结构张量的方法获得了方向信息，以此方向信息计算特征值特征向量构建出扩散张量，考虑到了叠后剖面的方向信息，保护了构造边界；将叠后地震数据的相干值计算出来作为横向不连续因子加以控制扩散张量，更好的考虑到了断层等构造的特征信息，增强了对断层等构造边界的刻画。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的各向异性扩散滤波方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的原始叠后地震数据剖面的示意图。

图3a和图3b分别示出了根据本发明的一个实施例的FX域预测滤波方法与本发明的相干属性的各向异性扩散滤波方法处理原始叠后地震数据剖面之后的对比图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的截取的断层构造所在位置的原始叠后地震数据剖面的示意图。

图5a和图5b分别示出了根据本发明的一个实施例的截取的断层所在位置的FX域预测滤波方法与本发明的相干属性的各向异性扩散滤波方法处理原始叠后地震数据剖面之后的对比图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的一种各向异性扩散滤波装置的框图。

附图标记说明：

201、相干值提取模块；202、计算模块；203、扩散张量构建模块；204、扩散模块。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明提供一种各向异性扩散滤波方法，包括：

针对叠后地震数据提取归一化的相干值；

根据叠后地震数据计算特征值与特征向量；

根据特征值、特征向量与相干值，构建扩散张量；

通过一致性增强扩散方法进行扩散，重复上述步骤直至达到设定的扩散时间，对地震图像进行平滑。

在一个示例中，根据叠后地震数据计算特征值与特征向量包括：

设定高斯滤波的参数值，针对叠后地震数据进行空间域高斯核函数滤波，获得滤波数据；

根据滤波数据，计算梯度结构张量；

根据梯度结构张量进行特征值分解，计算特征值与特征向量。

在一个示例中，通过公式(1)进行空间域高斯核函数滤波：

g＝I*G

其中，I为叠后地震数据，G

在一个示例中，通过公式(2)计算梯度结构张量：

其中，

D＝ε(λ

其中，ε为归一化的相干值，λ

在一个示例中，通过公式(4)进行扩散：

在一个示例中，使用公式(4)进行非线性的各向异性扩散，将扩散方程进行差分离散，给定时间步长和总扩散时间进行扩散。

具体地，输入叠后地震数据；采用C3相干体提取算法对叠后地震数据提取归一化的相干值；

设定高斯滤波的参数值，对输入的叠后地震数据进行公式(1)的空间域高斯核函数滤波，I为输入的叠后地震数据，G

对高斯核函数滤波之后的数据g求取梯度，并通过公式(2)求取梯度结构张量，其中

利用上一步所得梯度结构张量进行特征值分解计算出特征值与特征向量；

通过特征值与特征向量同时结合之前所提取出的数据的相干值，构建扩散张量如公式(3)所示，其中ε为归一化的相干值，λ

使用公式(4)的一致性增强扩散方法进行非线性的各向异性扩散，将扩散方程进行差分离散，给定时间步长和总扩散时间进行扩散，重复上述步骤直至达到设定的扩散时间。所用扩散方程来源于热学，将地震数据矩阵视为热量场，根据当前点与邻点之间的值的差异来决定是否扩散以及扩散强度，各向异性扩散的目的即是对地震图像进行平滑同时尽可能保持边界

本发明还提供一种各向异性扩散滤波装置，包括：

相干值提取模块，针对叠后地震数据提取归一化的相干值；

计算模块，根据叠后地震数据计算特征值与特征向量；

扩散张量构建模块，根据特征值、特征向量与相干值，构建扩散张量；

扩散模块，通过一致性增强扩散方法进行扩散，重复上述步骤直至达到设定的扩散时间，对地震图像进行平滑。

在一个示例中，根据叠后地震数据计算特征值与特征向量包括：

设定高斯滤波的参数值，针对叠后地震数据进行空间域高斯核函数滤波，获得滤波数据；

根据滤波数据，计算梯度结构张量；

根据梯度结构张量进行特征值分解，计算特征值与特征向量。

在一个示例中，通过公式(1)进行空间域高斯核函数滤波：

g＝I*G

其中，I为叠后地震数据，G

在一个示例中，通过公式(2)计算梯度结构张量：

其中，

D＝ε(λ

其中，ε为归一化的相干值，λ

在一个示例中，通过公式(4)进行扩散：

在一个示例中，使用公式(4)进行非线性的各向异性扩散，将扩散方程进行差分离散，给定时间步长和总扩散时间进行扩散。

具体地，输入叠后地震数据；采用C3相干体提取算法对叠后地震数据提取归一化的相干值；

设定高斯滤波的参数值，对输入的叠后地震数据进行公式(1)的空间域高斯核函数滤波，I为输入的叠后地震数据，G

对高斯核函数滤波之后的数据g求取梯度，并通过公式(2)求取梯度结构张量，其中

利用上一步所得梯度结构张量进行特征值分解计算出特征值与特征向量；

通过特征值与特征向量同时结合之前所提取出的数据的相干值，构建扩散张量如公式(3)所示，其中ε为归一化的相干值，λ

使用公式(4)的一致性增强扩散方法进行非线性的各向异性扩散，将扩散方程进行差分离散，给定时间步长和总扩散时间进行扩散，重复上述步骤直至达到设定的扩散时间。所用扩散方程来源于热学，将地震数据矩阵视为热量场，根据当前点与邻点之间的值的差异来决定是否扩散以及扩散强度，各向异性扩散的目的即是对地震图像进行平滑同时尽可能保持边界

本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述的各向异性扩散滤波方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的各向异性扩散滤波方法。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出四个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个实施例的各向异性扩散滤波方法的步骤的流程图。

如图1所示，该各向异性扩散滤波方法包括：步骤101，针对叠后地震数据提取归一化的相干值；步骤102，根据叠后地震数据计算特征值与特征向量；步骤103，根据特征值、特征向量与相干值，构建扩散张量；步骤104，通过一致性增强扩散方法进行扩散，重复上述步骤直至达到设定的扩散时间，对地震图像进行平滑。

图2示出了根据本发明的一个实施例的原始叠后地震数据剖面的示意图。

用如图2所示原始的实际资料叠后地震剖面数据作为输入数据。

图3a和图3b分别示出了根据本发明的一个实施例的FX域预测滤波方法与本发明的相干属性的各向异性扩散滤波方法处理原始叠后地震数据剖面之后的对比图。

如图3a和图3b所示，本方法的滤波效果同常规FX方法相比具有明显优点，去噪效果相较于FX方法更加明显，信噪比更高，同相轴更加连续，同时对断层及边界进行了保护及增强。

图4示出了根据本发明的一个实施例的截取的断层构造所在位置的原始叠后地震数据剖面的示意图。

如图4所示，原始数据剖面中噪声明显，信噪比较低，同时断层边界被噪声所干扰。

图5a和图5b分别示出了根据本发明的一个实施例的截取的断层所在位置的FX域预测滤波方法与本发明的相干属性的各向异性扩散滤波方法处理原始叠后地震数据剖面之后的对比图。

如图5a和图5b所示，本方法在断层保护及增强方面相较于常规FX方法起到了提升作用，同时具有更好的去噪及提升信噪比效果。

通过对比可以看出，本方法的去噪效果更好，且增强了对断层的刻画，更有利于构造的识别。

实施例2

图6示出了根据本发明的一个实施例的一种各向异性扩散滤波装置的框图。

如图6所示，该各向异性扩散滤波装置，包括：

相干值提取模块201，针对叠后地震数据提取归一化的相干值；

计算模块202，根据叠后地震数据计算特征值与特征向量；

扩散张量构建模块203，根据特征值、特征向量与相干值，构建扩散张量；

扩散模块204，通过一致性增强扩散方法进行扩散，重复上述步骤直至达到设定的扩散时间，对地震图像进行平滑。

作为可选方案，根据叠后地震数据计算特征值与特征向量包括：

设定高斯滤波的参数值，针对叠后地震数据进行空间域高斯核函数滤波，获得滤波数据；

根据滤波数据，计算梯度结构张量；

根据梯度结构张量进行特征值分解，计算特征值与特征向量。

作为可选方案，通过公式(1)进行空间域高斯核函数滤波：

g＝I*G

其中，I为叠后地震数据，G

作为可选方案，通过公式(2)计算梯度结构张量：

其中，

D＝ε(λ

其中，ε为归一化的相干值，λ

作为可选方案，通过公式(4)进行扩散：

作为可选方案，使用公式(4)进行非线性的各向异性扩散，将扩散方程进行差分离散，给定时间步长和总扩散时间进行扩散。

实施例3

本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述各向异性扩散滤波方法。

根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。

该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。

该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。

本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。

有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。

实施例4

本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的各向异性扩散滤波方法。

根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。

上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。