结构导向滤波研究与运用

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yiyingyan
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目前油气勘探里面最重要、最能解决油气勘探问题最有效的方法就是地震勘探。它利用人工方法来激发弹性波定位矿藏,获取工程地质信息。但随着时间的推移,国内地震勘探难度逐渐增大。就四川盆地来说,随着工作发展深入,勘探的重点逐渐从平原地区转到山地、沙漠地区,勘探目的层也逐渐从浅部转至深部。由于采集的条件越加恶劣,环境影响因素也变得越来越多,在采集到得资料里面,除有大家需要的有效信息外,噪声也是多种多样,这砦噪声与地下的构造和岩性信息相互交织着,如果去噪做得不好,就会对后续解释工作造成无法估量的后果。所以如何消除噪声保留有效信息一直是地震数据预处理中的热门话题。要消除噪声,就是要对原始资料进行数字处理,尽可能多的提取有效信息,提供出可靠资料。  去噪滤波一直是数字信号处理里面非常重要的一步,干扰波和有效波在频谱、传播速度、能量强弱上都有差别,我们可以利用这些特性从地震资料中提取有效信息,去除噪声,提高地震资料的信噪比。但随着采集技术与计算机技术的发展,采集从二维变成三维,采集得到的资料数据量与信息量也成几何倍数增长。所以,地震去噪要求既能消除噪声,又能保持数据的有效信息。针对这些要求,本文的主要策略是通过研究传统高斯结构导向滤波,对方法进行改进和扩展,同时配以大量的实验进行参数选择论证,期望得到满足实际数据的最佳结构导向滤波运用。  1.在三维地震图像中存在一些不连续的断层、尖灭等信息,这些信息在地质研究中都非常重要。但是不连续的结构反射声波信号能力较弱,从而导致信号强度就比较弱,因此在去噪的时候就需要对这些信息进行保护甚至突出。针对这一问题,首先进行导向分析,即通过现有的地震资料数据来计算所有采样点的倾角方位角特性,以此来确定局部图像的结构方位信息,一旦估算出来了这些信息就可以沿着地震反射面的同相轴进行平滑滤波。  2.保边平滑处理。针对地震图像不连续的纹理信息,比如断层,如果在滤波的时候不进行边缘保持,其结果就是虽然在某种程度上退化了噪声,但同相轴可能被拉直,断层等小细节可能模糊甚至消失,反而给实际生产带来反效果。相反,经过边缘检测后的平滑滤波可以更好的区分图像的一般平坦区域和边缘部分,使得对数据处理的时候能更好的保护边缘区域的信息,还能使同相轴连续性增强,更有效地对地震资料的断层纹理等细节信息进行保存和完善。  3.通过双边滤波构建最终的三边结构导向滤波。虽然高斯结构导向滤波在一定场合取得了成功,但在边缘平滑处理上还不够完善,为了克服这一缺点,有人提出了双边和三边滤波。双边滤波就是不仅要考虑像素空间上的关系还要他们的相似程度,通过这两方面因素的组合来构造一个线性自适应的双边滤波器。其实就是以图像的像素相似度信息与高斯核函数相乘得到一个新的高斯核函数,再对退化图像作非迭代的局部降噪处理。而且三边滤波,不仅考虑到了像素空间相似度,还加入方向梯度信息,所以说三边滤波是具有“梯度保持”特性的滤波函数,可以更好的区分图像平坦区域和边缘区域。最后用双边滤波信息乘以梯度信息就得到了三边滤波函数,本文就是在这些思想的启发下,用具有图像结构信息的高斯核函数代替普通结构导向滤波里面的高斯函数,来得到了最终的三边结构导向滤波函数。  在论文中,本文从最基本的梯度结构张量开始,通过计算连续因子和边缘检测,一步一步的构建三边结构导向滤波,同时通过大量实际资料的处理结果来向大家展示三边结构导向滤波与普通滤波的区别,还通过仿真处理来确定参数选择范围。通过结果对比、分析,发现本文提出的方法在降噪效果上比传统结构导向降噪方法有明显的提升,并且对细节的保持也有明显的加强。通过这样的滤波,能获得信噪比更高的地震资料,对解释工作后期的构造解释、算法处理、人工分析、机器分析的精确性和可靠性来说具有重要意义。
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