幅譜表現(xiàn)出快速下降的趨勢，取值 范圍從-4dB左右下降到_35dB左右，這部分頻率的信息需要補償；高噪音部分，位于后部頻 段最末，幅值在_30dB之下，振幅譜幅值很小，這段振幅譜下降趨勢平緩，能量消耗最大，幾 乎可看作噪音。該段頻率對應(yīng)的信息，有較低的信噪比，如果補償會增加信號噪音，降低分 辨率，這部分頻率的信息也不需要補償。
[0095] 第二步，擬合振幅譜衰減函數(shù)，構(gòu)造時頻譜補償因子。
[0096] 盡管地震信號的所有頻率成分在傳播過程中都會受到地層的吸收衰減作用，此處 僅考慮相對衰減，因此，以頻率FE對應(yīng)的幅值A(chǔ) E為基準，認為僅有第一步4)中所述的后部 頻段[FE，F(xiàn)_]中的"衰減部分"和"高噪音部分"這兩段頻率的信息有相對能量衰減。
[0097] 能量補償只對"衰減部分"實施，因此，這一步首先對頻率-分貝圖中"衰減部分" 的曲線作線性擬合或分段線性擬合。若曲線點為
[0098] (f\，AJ，（f2, A2)，…，（fn，An) (13)
[0099] 其中，心為頻率，A為其對應(yīng)的分貝幅值，i = 1，2，…，n.則振幅譜衰減函數(shù)的 線性擬合函數(shù)為
[0100] At (f) = af+b (14)
[0101] 式（14)中，自變量為頻率f，a和b為擬合的參數(shù)。相應(yīng)的時-頻譜補償因子為
[0103] 由于"衰減部分"變化趨勢可能不一致，可按變化趨勢做分段線性擬合，此時，時頻 譜補償因子將是分段線性函數(shù)。由式（15)可以看出時-頻譜補償因子是頻率的函數(shù)。對 無需補償?shù)念l段，補償因子為常數(shù)1，即有
[0105] 第三步，對地震剖面逐道進行時-頻譜補償。
[0106] 對地震剖面的能量衰減進行補償是逐道實現(xiàn)的。首先，對地震道用J變換做時-頻 分解，獲得其復(fù)時-頻譜；然后，構(gòu)造時-頻譜補償函數(shù)，用補償函數(shù)調(diào)節(jié)地震道的復(fù)時-頻 譜；最后，用逆J變換公式重構(gòu)地震道。具體實現(xiàn)步驟如下：
[0107] 0)針對整個剖面處理設(shè)置公共參數(shù)：平滑因子p，且1彡p > 0;正則化因子e，且 0. 001彡e >0 ;獲取待處理地震數(shù)據(jù)最大值SM、道采樣點數(shù)（N+1)和時間采樣間隔AT.由 Nyquist采樣定律，計算頻率采樣的最大間隔△ F_，并根據(jù)需要設(shè)置處理時所使用的頻率 采樣間隔AF，且有AF< AF_，計算頻率采樣點數(shù)，記為（M+1);
[0108] 1)取f =mAF，固定頻率f，將mf,Q(t)在時域上離散化，有
[0110] 利用式（17)，離散式（9)，且記tr(fe)至' 1>(祕7〇,有
[0113] 可得復(fù)時 -頻譜矩陣
[0115]其中，J(n，m)為復(fù)數(shù)（n = 0,1，…，N ;m = 0,1，…，M)。計算復(fù)時-頻譜矩陣的 模矩陣，并稱其為時-頻譜圖矩陣，即
[0117] 按時間，即按行，找出每個時間點的最大模值，有最大模值向量
[0118] (M(0) M(l)…M(N))t (22)
[0119] 2)根據(jù)頻譜補償因子，式（15)和（16)，構(gòu)造時-頻譜補償函數(shù)，
[0121]用式（23)對式（20)所示的復(fù)時-頻譜給出的矩陣中的每個元素作用，可得到補 償后的復(fù)時-頻譜矩陣
[0123] 第四步，用補償后復(fù)時-頻譜重構(gòu)地震信號，以提高分辨率。
[0124] 為了實現(xiàn)重構(gòu)運算，需對式（11)和式（12)離散化。首先對指數(shù)調(diào)諧信號離散化。 取頻率f = m A F，固定頻率f，有
[0126]由式（25)可離散化式（12)，有
[0128]由式（26)可離散化式（11)，得到重建的地震信號f?(?)，有
[0130] 1)重構(gòu)地震信號。對補償后復(fù)時-頻譜，式（24)所示，按式（26)給出方法處理， 有
[0132] 對式（28)，以式（27)所給方法，按行累加，可得重構(gòu)地震道
[0133] 2)對重構(gòu)地震道作保幅規(guī)格化處理。找出原始地震道樣點值取最大值S M的采樣 點個數(shù)，記為K，對重構(gòu)地震道數(shù)據(jù)排序，其第K個大值記為TK，對重構(gòu)地震道的前K個大值 直接替換為S M，其他數(shù)據(jù)，按下式規(guī)格化
[0135] 對剖面上每一道分別按上面步驟操作，可實現(xiàn)分辨率增強效果。
【主權(quán)項】
1. 一種補償J變換的復(fù)時-頻譜提高地震剖面分辨率的方法，其特征在于步驟如下： 步驟1 ;對地震剖面內(nèi)的各地震道做FFT得到振幅譜，求取地震剖面的平均振幅譜，將 平均振幅譜用頻率-分貝圖表示，在頻率-分貝圖中找出最大幅值點對應(yīng)的頻率Fm，根據(jù) 振幅譜變化趨勢將大于Fm的頻段部分分為=段；第一段，緊挨Fm頻率，其振幅譜幅值上下 波動，沒有明顯下降趨勢，稱為震蕩頻段，此頻段不需要補償；第二段，其振幅譜幅值有一個 快速下降，稱為衰減頻段，此頻段需要補償；第=段，其振幅譜幅值下降趨勢平緩，且幅值很 小，稱為高噪音頻段，該個頻段的信號信噪比較低，不宜進行時-頻譜補償； 步驟2 ;對衰減頻段做線性擬合或按不同下降趨勢做分段線性擬合得到振幅譜衰減函 數(shù)At訊=af+b，其中a和b為擬合的參數(shù)，構(gòu)造時-頻譜補償因子：其中，為衰減頻段的頻率起點，f。為衰減頻段的頻率終點； 步驟3 ;將地震剖面所含的地震道逐道進行J變換得到復(fù)時-頻譜矩陣：所述的J變換表達式為：其中，Tr( ?)為地震道，Tr化AT)為地震道的第k個時間采樣點，共化1個采樣點，AT是時間采樣間隔；AF是頻率采樣間隔，n表示時-頻譜時間采樣點序號，m表示時-頻譜頻 率采樣點序號，頻率采樣總點數(shù)為M+1，0為分辨率因子； 步驟4 ;計算復(fù)時-頻譜矩陣各元素的模：找出每行的最大模值，得到最大模值向量（M(0)M(l)…M(N))t，構(gòu)造時-頻譜補償函 數(shù)：其中，e為正則化因子，P為平滑因子，些CF(mAF) =CF(/); 步驟5 ;用時-頻譜補償函數(shù)對復(fù)時-頻譜矩陣按行、列進行補償：步驟6 ;采用逆J變換對補償后的復(fù)時-頻譜重構(gòu)地震道； 所述的逆J變換表達式為：步驟7 ;用道均衡規(guī)格化方法對重構(gòu)地震道的幅值進行規(guī)格化校正，使其數(shù)量級與變 換前的地震道保持一致；找出原始地震道中樣點幅值等于最大值S"的樣點個數(shù)，記為K，對 重構(gòu)地震道的前K個大值直接替換為S"，其第K個大值記為Tk，其他數(shù)據(jù)，按下式規(guī)格化： 巧{切=X孩 。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償J變換的復(fù)時-頻譜提高地震剖面分辨率的方法，其特 征在于所述的e取值范圍為0.001 >e>0。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償J變換的復(fù)時-頻譜提高地震剖面分辨率的方法，其特 征在于所述的P取值范圍為1 >P> 0。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償J變換的復(fù)時-頻譜提高地震剖面分辨率的方法，其特 征在于所述的0取值范圍為大于0. 4。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種補償J變換的復(fù)時-頻譜提高地震剖面分辨率的方法，通過對地震剖面的平均振幅譜進行分析，確定出需要能量補償?shù)乃p頻段，并擬合出隨頻率變化的振幅譜衰減函數(shù)，以此衰減函數(shù)構(gòu)造時-頻譜補償因子和補償函數(shù)。接著，以此補償函數(shù)調(diào)節(jié)復(fù)時-頻譜。最后，通過逆J變換重構(gòu)地震信號，實現(xiàn)提高地震信號分辨率的目的。方法具有保真性和良好的增強分辨率功能。
【IPC分類】G01V1/28
【公開號】CN104932008
【申請?zhí)枴緾N201510288387
【發(fā)明人】姬戰(zhàn)懷, 嚴勝剛, 張蓮葉
【申請人】西安石文軟件有限公司, 西北工業(yè)大學(xué), 西安科技大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月29日