一種匹配追蹤地震譜分解方法及裝置制造方法及圖紙

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種匹配追蹤地震譜分解方法及裝置。其中，所述方法包括：(1)獲取地震信號(hào)，并將地震信號(hào)作為當(dāng)前信號(hào)；(2)根據(jù)當(dāng)前信號(hào)，確定待搜索原子的中心頻率；(3)使用匹配追蹤算法搜索預(yù)設(shè)過完備庫(kù)中滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子，選擇其中與當(dāng)前信號(hào)最相關(guān)的原子，獲取當(dāng)前信號(hào)在最相關(guān)的原子處的對(duì)應(yīng)投影分量，并獲取當(dāng)前信號(hào)與所述對(duì)應(yīng)投影分量的信號(hào)殘差；(4)將所述信號(hào)殘差作為新的當(dāng)前信號(hào)，重復(fù)步驟(2)至(4)，直至當(dāng)前得到的所述信號(hào)殘差小于預(yù)設(shè)閾值為止；(5)根據(jù)所有對(duì)應(yīng)投影分量，得到地震數(shù)據(jù)的地震譜分解結(jié)果。本申請(qǐng)實(shí)施例可以提高匹配追蹤算法用于地震譜分解的計(jì)算效率、分解精度以及適應(yīng)性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種匹配追蹤地震譜分解方法及裝置
本申請(qǐng)涉及地震資料處理
，尤其是涉及一種匹配追蹤地震譜分解方法及裝置。
技術(shù)介紹
隨著油氣勘探開發(fā)的不斷深入，小斷層、薄儲(chǔ)層和巖性閉圈的識(shí)別與解釋成為地震資料精細(xì)解釋的重點(diǎn)。地震譜分解技術(shù)不僅可以提高地震資料對(duì)薄儲(chǔ)層的解釋與預(yù)測(cè)能力，而且可從地震數(shù)據(jù)中獲得更為豐富的地質(zhì)信息，一經(jīng)推出便引起業(yè)界廣泛關(guān)注，并得到了快速發(fā)展。已在地層或沉積相解釋、油氣檢測(cè)等方面取得廣泛應(yīng)用。其基本原理是選取一組在時(shí)間域和頻率域均有限的基函數(shù)，通過觀察待分析信號(hào)在基函數(shù)上的投影，得到信號(hào)在時(shí)間域和頻率域的聯(lián)合分布。最初的地震譜分解主要通過短時(shí)傅里葉變換(STFT)來(lái)實(shí)現(xiàn)，后來(lái)又逐漸出現(xiàn)了基于小波變換、S變換以及匹配追蹤算法(MP)等的地震譜分解方法。其中，基于匹配追蹤算法(MP)的地震譜分解方法在信號(hào)時(shí)頻分解時(shí)，具有簡(jiǎn)單、直接和有效的特點(diǎn)，在地震資料解釋領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。匹配追蹤算法的出現(xiàn)使得利用過完備庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的稀疏表示在大多數(shù)情況下成為可能。但由于匹配追蹤方法是一種貪婪算法,且過完備庫(kù)一般非常龐大，尋找真正的最佳匹配在計(jì)算上是非常昂貴和不現(xiàn)實(shí)的。目前大多數(shù)情況下選擇過完備庫(kù)中相關(guān)性最大的當(dāng)前原子時(shí)，采用遍歷所有原子選擇內(nèi)積最大的那一個(gè)原子的做法，其缺點(diǎn)是不能適應(yīng)不同特征的地震信號(hào),而且計(jì)算效率和分解精度不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本申請(qǐng)實(shí)施例的目的在于提供一種匹配追蹤地震譜分解方法及裝置，可以提高匹配追蹤算法用于地震譜分解的計(jì)算效率、分解精度以及適應(yīng)性。為達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種匹配追蹤地震譜分解方法，所述方法包括：(1)獲取地震信號(hào)，并將所述地震信號(hào)作為當(dāng)前信號(hào)；(2)根據(jù)所述當(dāng)前信號(hào)，確定待搜索原子的中心頻率；(3)使用匹配追蹤算法搜索預(yù)設(shè)過完備庫(kù)中滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子，選擇所述滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子中與所述當(dāng)前信號(hào)最相關(guān)的原子，獲取所述當(dāng)前信號(hào)在所述最相關(guān)的原子處的對(duì)應(yīng)投影分量，并獲取所述當(dāng)前信號(hào)與所述對(duì)應(yīng)投影分量的信號(hào)殘差；所述第一預(yù)設(shè)條件為所述原子的中心頻率等于所述待搜索原子的中心頻率；(4)將所述信號(hào)殘差作為新的當(dāng)前信號(hào)，重復(fù)步驟(2)至(4)，直至當(dāng)前得到的所述信號(hào)殘差小于預(yù)設(shè)閾值為止；(5)根據(jù)所有所述對(duì)應(yīng)投影分量，得到所述地震數(shù)據(jù)的地震譜分解結(jié)果。為達(dá)上述目的，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種匹配追蹤地震譜分解裝置，所述裝置包括：獲取模塊，用于獲取地震信號(hào)，并將所述地震信號(hào)作為當(dāng)前信號(hào)；中心頻率確定模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前信號(hào)，確定待搜索原子的中心頻率；搜索模塊，用于使用匹配追蹤算法搜索預(yù)設(shè)過完備庫(kù)中滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子，選擇所述滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子中與所述當(dāng)前信號(hào)最相關(guān)的原子，獲取所述當(dāng)前信號(hào)在所述最相關(guān)的原子處的對(duì)應(yīng)投影分量，并獲取所述當(dāng)前信號(hào)與所述對(duì)應(yīng)投影分量的信號(hào)殘差；所述第一預(yù)設(shè)條件為所述原子的中心頻率等于所述待搜索原子的中心頻率；重復(fù)模塊，用于將所述信號(hào)殘差作為新的當(dāng)前信號(hào)，重復(fù)執(zhí)行所述中心頻率確定模塊至所述重復(fù)模塊，直至當(dāng)前得到的所述信號(hào)殘差小于預(yù)設(shè)閾值為止；結(jié)果獲得模塊，用于根據(jù)所有所述對(duì)應(yīng)投影分量，得到所述地震數(shù)據(jù)的地震譜分解結(jié)果。由上述本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)實(shí)施例在使用匹配追蹤算法進(jìn)行地震譜分解時(shí)，通過當(dāng)前信號(hào)確定了過完備庫(kù)中需要搜索的原子的中心頻率，不同于現(xiàn)有技術(shù)的搜索所有原子的做法，提高了計(jì)算效率。另一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例只搜索預(yù)設(shè)過完備庫(kù)中滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子，從中確定用于表示地震信號(hào)的原子，最終得到的用于表達(dá)地震信號(hào)的過完備庫(kù)與地震信號(hào)之間更加匹配，提高了匹配追蹤算法地震譜分解的分解精度和對(duì)不同地震信號(hào)的適應(yīng)性。附圖說明此處所說明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)實(shí)施例的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的限定。在附圖中：圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例的一種匹配追蹤地震譜分解方法示意圖；圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例的主頻為30HZ的Ricker子波示意圖；圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例的小波變換時(shí)頻分解的結(jié)果示意圖；圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例的S變換時(shí)頻分解的結(jié)果示意圖；圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例的常規(guī)匹配追蹤算法時(shí)頻分解的結(jié)果示意圖；圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例的改進(jìn)匹配追蹤算法時(shí)頻分解的結(jié)果示意圖；圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例的某一道地震道的地震信號(hào)示意圖；圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例的對(duì)圖7所示的地震信號(hào)使用CWT分解的結(jié)果示意圖；圖9為本申請(qǐng)實(shí)施例的對(duì)圖7所示的地震信號(hào)使用常規(guī)匹配追蹤分解的結(jié)果示意圖；圖10為本申請(qǐng)實(shí)施例的對(duì)圖7所示的地震信號(hào)使用改進(jìn)后的匹配追蹤分解的結(jié)果示意圖；圖11為本申請(qǐng)實(shí)施例的改進(jìn)匹配追蹤算法產(chǎn)生的10HZ頻率剖面；圖12為本申請(qǐng)實(shí)施例的改進(jìn)匹配追蹤算法產(chǎn)生的30HZ頻率剖面；圖13為本申請(qǐng)實(shí)施例的改進(jìn)匹配追蹤算法產(chǎn)生的50HZ頻率剖面；圖14為本申請(qǐng)實(shí)施例的改進(jìn)匹配追蹤算法分解獲得的10Hz、30Hz和50Hz沿層切片多譜圖像合成結(jié)果；圖15為本申請(qǐng)實(shí)施例的短時(shí)快速傅里葉變換(FFT)分解獲得的10Hz、30Hz和50Hz沿層切片多譜圖像合成結(jié)果；圖16為本申請(qǐng)實(shí)施例的單CPU情況下改進(jìn)匹配追蹤算法和短時(shí)窗FFT算法耗時(shí)對(duì)比圖；圖17為本申請(qǐng)實(shí)施例的CPU多線程下改進(jìn)匹配追蹤算法和短時(shí)窗FFT算法耗時(shí)對(duì)比圖；圖18為本申請(qǐng)實(shí)施例的一種匹配追蹤地震譜分解裝置示意圖。具體實(shí)施方式為使本申請(qǐng)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本申請(qǐng)實(shí)施例的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)實(shí)施例，但并不作為對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的限定。為了更清楚的介紹本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的技術(shù)方案，首先在這里對(duì)匹配追蹤算法做一個(gè)介紹。匹配追蹤算法是信號(hào)稀疏表達(dá)的一種方式，實(shí)質(zhì)是將信號(hào)在過完備庫(kù)上進(jìn)行分解。給定一個(gè)過完備庫(kù)D∈Rn×k，其中它的每列表示一種原型信號(hào)的原子。給定一個(gè)信號(hào)y，它可以被表示成這些原子的稀疏線性組合。即，信號(hào)y可以表示成：y＝Dx，或者y≈Dx。過完備庫(kù)的過完備性指的是原子的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)y的長(zhǎng)度。匹配追蹤算法的基本思路為：從過完備庫(kù)D中，選擇一個(gè)與信號(hào)y最匹配的原子構(gòu)成一個(gè)稀疏逼近，并求出信號(hào)殘差，然后繼續(xù)選擇與信號(hào)殘差最匹配的原子，反復(fù)迭代，信號(hào)y可以由這些原子來(lái)線性和，再加上最后的殘差值來(lái)表示。很顯然，如果殘差值在可以忽略的范圍內(nèi)，則信號(hào)y就近似是這些原子的線性組合。上述過程中，在選擇與信號(hào)y最匹配的原子時(shí)，可以計(jì)算信號(hào)y與過完備庫(kù)中每一個(gè)原子的內(nèi)積，選擇內(nèi)積絕對(duì)值最大的一個(gè)原子，它就是與信號(hào)y在本次迭代運(yùn)算中最匹配的。該過程用公式表達(dá)可以為：令信號(hào)y∈H(H表示希爾伯特空間)，從過完備庫(kù)中選擇一個(gè)最匹配的原子，滿足其中，r0表示一個(gè)過完備庫(kù)矩陣的列索引。這樣信號(hào)y就被分解為在最匹配原子的垂直投影分量和殘差兩個(gè)部分，即：對(duì)殘差R1f進(jìn)行同樣的分解，并依次對(duì)后續(xù)每一次得到的殘差進(jìn)行同樣的分解，那么第k步可以得到：其中滿足可見信號(hào)y經(jīng)過K+1步分解之后為：上述Rif表示殘差，i＝1，2，3…上述就是常規(guī)匹配追蹤算法的簡(jiǎn)單介紹，下面結(jié)合附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參考圖1所示，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種匹配追蹤地震譜分解方法，可以包括以下步驟。該方法可以用于地震信號(hào)的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種匹配追蹤地震譜分解方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)獲取地震信號(hào)，并將所述地震信號(hào)作為當(dāng)前信號(hào)；(2)根據(jù)所述當(dāng)前信號(hào)，確定待搜索原子的中心頻率；(3)使用匹配追蹤算法搜索預(yù)設(shè)過完備庫(kù)中滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子，選擇所述滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子中與所述當(dāng)前信號(hào)最相關(guān)的原子，獲取所述當(dāng)前信號(hào)在所述最相關(guān)的原子處的對(duì)應(yīng)投影分量，并獲取所述當(dāng)前信號(hào)與所述對(duì)應(yīng)投影分量的信號(hào)殘差；所述第一預(yù)設(shè)條件為所述原子的中心頻率等于所述待搜索原子的中心頻率；(4)將所述信號(hào)殘差作為新的當(dāng)前信號(hào)，重復(fù)步驟(2)至(4)，直至當(dāng)前得到的所述信號(hào)殘差小于預(yù)設(shè)閾值為止；(5)根據(jù)所有所述對(duì)應(yīng)投影分量，得到所述地震數(shù)據(jù)的地震譜分解結(jié)果。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種匹配追蹤地震譜分解方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)獲取地震信號(hào)，并將所述地震信號(hào)作為當(dāng)前信號(hào)；(2)根據(jù)所述當(dāng)前信號(hào)，確定待搜索原子的中心頻率；(3)使用匹配追蹤算法搜索預(yù)設(shè)過完備庫(kù)中滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子，選擇所述滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子中與所述當(dāng)前信號(hào)最相關(guān)的原子，獲取所述當(dāng)前信號(hào)在所述最相關(guān)的原子處的對(duì)應(yīng)投影分量，并獲取所述當(dāng)前信號(hào)與所述對(duì)應(yīng)投影分量的信號(hào)殘差；所述第一預(yù)設(shè)條件為所述原子的中心頻率等于所述待搜索原子的中心頻率；(4)將所述信號(hào)殘差作為新的當(dāng)前信號(hào)，重復(fù)步驟(2)至(4)，直至當(dāng)前得到的所述信號(hào)殘差小于預(yù)設(shè)閾值為止；(5)根據(jù)所有所述對(duì)應(yīng)投影分量，得到所述地震數(shù)據(jù)的地震譜分解結(jié)果。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前信號(hào)，確定待搜索原子的中心頻率，具體包括：根據(jù)所述當(dāng)前信號(hào)，得到所述當(dāng)前信號(hào)的解析信號(hào)；得到所述解析信號(hào)瞬時(shí)能量最高的時(shí)刻，所述當(dāng)前信號(hào)在該時(shí)刻的瞬時(shí)頻率為所述待搜索原子的中心頻率。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述得到所述解析信號(hào)瞬時(shí)能量最高的時(shí)刻，所述當(dāng)前信號(hào)在該時(shí)刻的瞬時(shí)頻率為所述待搜索原子的中心頻率，具體為：根據(jù)以下公式得到所述解析信號(hào)瞬時(shí)能量最高的時(shí)刻，tn＝argmax||c(t)+iH[c(t)]||式中，tn表示瞬時(shí)能量最高的時(shí)刻，c(t)表示當(dāng)前信號(hào)，H[·]表示希爾伯特變換，c(t)+iH[c(t)]表示解析信號(hào)；通過以下公式得到所述瞬時(shí)頻率，式中，ωn表示待搜索原子的中心頻率。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)過完備庫(kù)中的原子是基于雷克子波構(gòu)建的。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述選擇所述滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子中與所述當(dāng)前信號(hào)最相關(guān)的原子，包括：確定所述滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子中與所述當(dāng)前信號(hào)的內(nèi)積絕對(duì)值最大的原子；且判斷該內(nèi)積絕對(duì)值最大的原子與之前確定的最相關(guān)的原子之間的間距是否大于等于預(yù)設(shè)最小原子間隔，若判斷結(jié)果為是，則該內(nèi)積絕對(duì)值最大的原子為所述最相關(guān)的原子，若判斷為否，則將該內(nèi)積絕對(duì)值最大的原子從所述滿足第一預(yù)設(shè)條件的原子中剔除，重復(fù)以上步驟，直至判斷結(jié)果為是為止。6.如權(quán)利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，所述地震信號(hào)為經(jīng)過平滑處理的地震信號(hào)。7...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊午陽(yáng)，何欣，周春雷，楊慶，魏新建，陳德武，李冬，祿娟，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油天然氣股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11