一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地震信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性 分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] "地震屬性"最早可追溯到20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)有很多的譯名，如地震特征、地 震參數(shù)、地震標(biāo)志等等，直到90年代初才基本統(tǒng)一稱為地震屬性。從應(yīng)用地球物理學(xué)的角度 看，地震屬性是地震數(shù)據(jù)中反映不同地質(zhì)信息的子集，是刻畫(huà)、描述地層結(jié)構(gòu)、巖性以及物 性等地質(zhì)信息的地震特征量。目前，地震屬性分析技術(shù)在構(gòu)造解釋、地層巖性解釋、儲(chǔ)層評(píng) 價(jià)、油藏描述以及油藏流體動(dòng)態(tài)檢測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在模型正演、相干體技術(shù)、聚 類分析、地震相分析，多屬性綜合分析等方面也有了較大的發(fā)展，地震屬性分析技術(shù)在油氣 勘探開(kāi)發(fā)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
[0003] 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換作為一種新興的時(shí)頻分析手段，受到越來(lái)越多的關(guān)注。分?jǐn)?shù)階 傅里葉變換起源于1929年Wiener的研究，興起于1980年Namias的研究，當(dāng)時(shí)他利用特征值 的任意次冪運(yùn)算明確的提出了階數(shù)為分?jǐn)?shù)的傅里葉變換的概念。20世紀(jì)90年代以后，分?jǐn)?shù) 傅里葉變換作為一種新型的信號(hào)分析工具受到越來(lái)越多的關(guān)注，并在光學(xué)領(lǐng)域最先得到廣 泛應(yīng)用。1994年Almeida揭示了分?jǐn)?shù)傅里葉變換和傳統(tǒng)時(shí)頻分析工具的關(guān)系，得出了分?jǐn)?shù)傅 里葉變換可以解釋為信號(hào)在時(shí)頻面上坐標(biāo)軸繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的重要結(jié)論。至此分?jǐn)?shù)傅里 葉變換被賦予明確的物理意義，吸引著越來(lái)越多的研究者參與相關(guān)研究。1996年Ozaktas提 出一種快速離散算法后，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的應(yīng)用才得到推廣，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注 這一領(lǐng)域，出現(xiàn)了大量相關(guān)的研究成果。
[0004] 人類視覺(jué)系統(tǒng)是人類認(rèn)識(shí)世界的一個(gè)重要生理系統(tǒng)，也被認(rèn)為是人類已知最強(qiáng)大 最復(fù)雜的生理系統(tǒng)之一。視覺(jué)顯著性檢測(cè)的概念就是在研究人類視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)提出，很早就 在生物學(xué)上開(kāi)始研究?；谟?jì)算機(jī)的顯著性檢測(cè)研究開(kāi)始于20世紀(jì)90年代，處理的對(duì)象是 圖像或者視頻。最開(kāi)始，研究主要集中在如何利用生物學(xué)上關(guān)于視覺(jué)顯著性的研究成果，在 計(jì)算機(jī)上建立相似的模型并且采用近似的處理方式來(lái)模擬人類的視覺(jué)行為。這些模型比較 復(fù)雜，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)起來(lái)效率不高，檢測(cè)的效果也比較一般。研究人員逐漸意識(shí)到生物學(xué)上 對(duì)視覺(jué)顯著性的研究是不徹底的，很多的結(jié)論具有猜測(cè)性。在這樣不可靠的理論上建立的 模擬算法很難有可靠的效果。逐漸，很多方法突破了嚴(yán)格的生物學(xué)模型，模型中的很多部分 被簡(jiǎn)化，采用更為簡(jiǎn)單直接的計(jì)算實(shí)現(xiàn)。這些算法在檢測(cè)效果有了較大幅度的提高。
[0005] 2007年，Hou等人首次提出基于變換域的顯著性檢測(cè)，提出一種基于傅里葉剩余譜 的顯著性檢測(cè)模型（spectral residual，SR)。SR方法不需要提取特征，也不計(jì)算對(duì)比度，而 是直接對(duì)圖像做傅里葉變換，并對(duì)傅里葉變換的幅度譜進(jìn)行分析。根據(jù)高頻抑制原理，人的 視覺(jué)系統(tǒng)能抑制那些高頻出現(xiàn)的特征，同時(shí)能對(duì)不常出現(xiàn)的特征反應(yīng)敏感。因此該方法通 過(guò)計(jì)算圖像的傅里葉變換，并用對(duì)數(shù)表示其幅度譜，然后用對(duì)數(shù)幅度譜減去經(jīng)過(guò)高斯低通 濾波器后的對(duì)數(shù)幅度譜，經(jīng)過(guò)高斯低通濾波器濾波后能抑制圖像的高頻成分，因此能保留 不常出現(xiàn)的顯著部分。SR算法的計(jì)算十分簡(jiǎn)單，只需要用到圖像處理常用的傅里葉變換和 反變換，但是其顯著性檢測(cè)效果一般，只能處理簡(jiǎn)單背景圖像的顯著性檢測(cè)。
[0006] 正是由于基于頻域分析的顯著性檢測(cè)模型計(jì)算簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，越來(lái)越多的基于變換 域的顯著性檢測(cè)模型被提出。Guo等人在SR的基礎(chǔ)上，用實(shí)驗(yàn)證明了圖像的相位譜特征是計(jì) 算顯著性的關(guān)鍵特征，并提出了基于傅里葉變換相位譜的顯著性檢測(cè)模型（phase spectrum of Fourier transform，PFT)，該方法對(duì)圖像的亮度特征進(jìn)行傅里葉變換，并用 其相位譜的反變換結(jié)果與合適大小的二維高斯濾波器濾波后的灰度圖作為其最終的顯著 圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性分析方法，旨在提出一種基 于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)模型，并將其應(yīng)用于地震領(lǐng)域，獲得新的地震顯著性屬性。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性分析方法，其特征在于包括以下步驟：
[0010] 步驟1:讀入地震剖面x(t，q)，q為地震剖面的道號(hào)；
[0011] 步驟2:對(duì)每一道地震數(shù)據(jù)做a階分?jǐn)?shù)階傅里葉變換Fa，獲得地震剖面的分?jǐn)?shù)域表 示Xa(u，q);
[0012] 步驟3:計(jì)算地震剖面的分?jǐn)?shù)域表示Xa(u，q)的相位譜?3(1!，(1);
[0013] 步驟4:利用相位譜信息?3(1!，(1)進(jìn)行a階分?jǐn)?shù)階傅里葉反變換ra，獲得地震顯著性 屬性剖面S(t，q)。
[0014] 上述技術(shù)方案中，其中所述步驟2涉及分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，如下：
[0015] a階分?jǐn)?shù)階傅里葉變換算子為Fa，對(duì)地震剖面x(t，q)的每一道數(shù)據(jù)做a階分?jǐn)?shù)階傅 里葉變換，獲得分?jǐn)?shù)域表示X a (u，q)為
[0018] 式中，q表示地震剖面的道號(hào)，a表示分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的階次，0< |a| <2,其對(duì)應(yīng) 的旋轉(zhuǎn)角度為巾=33!/2，1^(11，〇稱為分?jǐn)?shù)階核函數(shù)，11是分?jǐn)?shù)域變量4是時(shí)間變量，」是虛 數(shù)單位，e是自然常數(shù)。
[0019] 上述技術(shù)方案中，其中所述步驟3涉及分?jǐn)?shù)域相位譜，具體理論如下：
[0020] 對(duì)于分?jǐn)?shù)域表示Xa(u，q)，其相位譜?3(1!，(1)為
[0022] 式中，Im{ · }表示虛部，Re{ · }表示實(shí)部，arctan表示反正切函數(shù)。
[0023] 上述技術(shù)方案中，其中所述步驟4涉及利用相位譜信息進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉反變換， 如下：
[0024]已知相位譜Pa(u，q)，顯著性剖面S(t，q)表示為
[0026]式中，q表示地震剖面的道號(hào)，t是時(shí)間變量，u是分?jǐn)?shù)域變量，j是虛數(shù)單位，e是自 然常數(shù)，表示a階分?jǐn)?shù)階傅里葉反變換，即
[0029] 式中，-a表示分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的階次，0< |a| <2,其對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度為Φ =_a π/2，K-a (u，t)稱為分?jǐn)?shù)階核函數(shù)。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì)：
[0031] 本發(fā)明提出一種分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)模型，并利用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換相位譜提取地 震顯著性屬性，該方法對(duì)噪聲具有一定的魯棒性，有效地將顯著性檢測(cè)應(yīng)用于地震領(lǐng)域，為 地震解釋提供了新的地震屬性分析方法，可以有效地進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油氣解釋。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1為方法流程圖；
[0033]圖2為地震剖面；
[0034]圖3a和圖3b為地震剖面的分?jǐn)?shù)域表示，其中圖3a為0.8階分?jǐn)?shù)域表示，圖3b為1.5 階分?jǐn)?shù)域表示；
[0035]圖4a和圖4b為地震剖面的分?jǐn)?shù)域表示的相位譜，其中圖4a為0.8階分?jǐn)?shù)域表示的 相位譜，圖4b為1.5階分?jǐn)?shù)域表示的相位譜；
[0036]圖5a和圖5b為地震顯著性剖面，其中圖5a為0.8階對(duì)應(yīng)的地震顯著性剖面，圖5b為 1.5階對(duì)應(yīng)的地震顯著性剖面。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明：
[0038]步驟1:讀入地震剖面x(t，q)(如圖2所示），q為地震剖面的道號(hào)；
[0039]步驟2:對(duì)每一道地震數(shù)據(jù)做a階分?jǐn)?shù)階傅里葉變換Fa，獲得地震剖面的分?jǐn)?shù)域表 示Xa(u，q)( Φ =aJi/2)(如圖3所示）
[0042]步驟3:計(jì)算地震剖面的分?jǐn)?shù)域表示Xa(u，q)的相位譜?3(1!，(1)(如圖4所示）
[0044]步驟4:利用相位譜信息?3(1!，(1)進(jìn)行a階分?jǐn)?shù)階傅里葉反變換ra，獲得地震顯著性 屬性剖面S(t，q)( Φ =_aV2)(如圖5所示，該顯著性剖面可以展示地下儲(chǔ)層分布信息，專業(yè) 地震解釋人員可以利用該剖面確定儲(chǔ)層區(qū)域）
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性分析方法，其特征在于包括W下步驟： 步驟1:讀入地震剖面x(t，q)，q為地震剖面的道號(hào)； 步驟2 :對(duì)每一道地震數(shù)據(jù)做a階分?jǐn)?shù)階傅里葉變換F3，獲得地震剖面的分?jǐn)?shù)域表示Xa (u,q)； 步驟3:計(jì)算地震剖面的分?jǐn)?shù)域表示Xa(u，q)的相位譜Pa(u，q); 步驟4:利用相位譜信息Pa(u，q)進(jìn)行a階分?jǐn)?shù)階傅里葉反變換F3,獲得地震顯著性屬性 剖面 S(t，q)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性分析方法，其特征在 于，其中所述步驟2設(shè)及分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，如下： a階分?jǐn)?shù)階傅里葉變換算子為F3,對(duì)地震剖面x(t，q)的每一道數(shù)據(jù)做a階分?jǐn)?shù)階傅里葉 變換，獲得分?jǐn)?shù)域表示Xa (U，q)為式中，q表示地震剖面的道號(hào)，a表示分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的階次，0<|a| <2,其對(duì)應(yīng)的旋 轉(zhuǎn)角度為Φ=a3I/2，Ka(U，t)稱為分?jǐn)?shù)階核函數(shù)，U是分?jǐn)?shù)域變量，t是時(shí)間變量，j是虛數(shù)單 位，e是自然常數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性分析方法，其特征在 于，其中所述步驟3設(shè)及分?jǐn)?shù)域相位譜，具體理論如下： 對(duì)于分?jǐn)?shù)域表示Xa(u，q)，其相位譜Pa(u，q)為式中，Im{ · }表示虛部，Re{ · }表示實(shí)部，arctan表示反正切函數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性分析方法，其特征在 于， 其中所述步驟4設(shè)及利用相位譜信息進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉反變換，如下： 已知相位譜Pa(u，q)，顯著性剖面S(t，q)表示為式中，q表示地震剖面的道號(hào)，t是時(shí)間變量，U是分?jǐn)?shù)域變量，j是虛數(shù)單位，e是自然常 數(shù)，F(xiàn)3表示a階分?jǐn)?shù)階傅里葉反變換，即式中，-a表示分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的階次，0< I a I <2，其對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度為Φ = -aV2， K-a(U，t)稱為分?jǐn)?shù)階核函數(shù)。
【專利摘要】一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)的地震屬性分析方法，旨在提出一種基于分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)模型，并將其應(yīng)用于地震領(lǐng)域，獲得新的地震顯著性屬性。其方案為讀入地震剖面x(t,q),q為地震剖面的道號(hào)；對(duì)每一道地震數(shù)據(jù)做a階分?jǐn)?shù)階傅里葉變換Fa，獲得地震剖面的分?jǐn)?shù)域表示Xa(u,q)；計(jì)算地震剖面的分?jǐn)?shù)域表示Xa(u,q)的相位譜Pa(u,q)；利用相位譜信息Pa(u,q)進(jìn)行a階分?jǐn)?shù)階傅里葉反變換F-a，獲得地震顯著性屬性剖面S(t,q)。
【IPC分類】G01V1/30
【公開(kāi)號(hào)】CN105572737
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610052084
【發(fā)明人】彭真明, 王雨青, 楊維, 桑湘鑫, 韓演, 邢艷, 何艷敏
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日