專利名稱：一種三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法。
背景技術(shù)：
三維聲波測井是在正交偶極聲波測井技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代聲波測井技術(shù)，其測量原理是利用目前所有的聲波，即單極、偶極及斯通利波測量模式對各種頻帶的波形進行綜合測量以獲取地層的三維聲波特性，即縱波時差、橫波及斯通利波在井筒軸向、徑向和周向的變化，對地層特性的方位性提供完整的描述。通過該技術(shù)可以清晰地對均質(zhì)地層和非均質(zhì)地層的各向異性及各向異性形成的各種機理進行分析。圖1是三維聲波測井儀器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，三維聲波測井儀器采用三個單極發(fā)射換能器和兩個正交的偶極發(fā)射換能器發(fā)射聲波信號，采用十三組接收換能器Rl R13的接收陣列接收聲波信號。其中， 三個單極發(fā)射器分別是上單極發(fā)射器、下單極發(fā)射器和遠單極發(fā)射器，上單極發(fā)射器和下單極發(fā)射器位于接收器陣列兩端，而遠單極發(fā)射器和兩個X、Y正交偶極發(fā)射器位于儀器下部的較遠處。三個單極發(fā)射器用于產(chǎn)生不同源距的縱波、橫波和斯通利波，X、Y偶極發(fā)射器用于產(chǎn)生彎曲波。通過不同組合模式可獲得所需要的多種模式波形數(shù)據(jù)。圖2是三維聲波測井儀的信號采集示意圖。如圖2所示，采集板在DSP的控制下進行信號采集，每組接收陣列包括8個接收傳感器，共需采集104通道的聲波信號。三維聲波測井儀器在工作過程中，需要在不同井眼深度進行多次信號采集，每次采集含多個采樣周期，各個周期分別采集不同模式的波形數(shù)據(jù)，每個采樣周期，每通道需采樣500點數(shù)據(jù)，因此，測井數(shù)據(jù)量非常大。由于三維聲波測井數(shù)據(jù)量非常大，井下數(shù)據(jù)傳輸率受限制，給數(shù)據(jù)的實時存儲和傳輸帶來了困難。所以，必須選用合適的數(shù)據(jù)壓縮算法，對測井數(shù)據(jù)進行實時壓縮處理，減少數(shù)據(jù)量，提高測井效率

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服三維聲波測井數(shù)據(jù)大，在井下數(shù)據(jù)傳輸受限的情況下，實時存儲和傳輸困難的缺陷，提供一種三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法，以實現(xiàn)井下儀器在大量采集信號的同時對測井數(shù)據(jù)進行實時、有效地壓縮，減少數(shù)據(jù)存儲量和傳輸量，提高測井效率。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、原始聲波數(shù)據(jù)的預(yù)處理對輸入緩沖區(qū)的η位原始聲波數(shù)據(jù)拆分為高II1位保留數(shù)據(jù)和低η2位待壓縮數(shù)據(jù)，并分別存儲到保留數(shù)據(jù)數(shù)組和待壓縮數(shù)據(jù)數(shù)組中；從待壓縮數(shù)組中讀入待壓縮數(shù)據(jù)，將其分割為一組一組的長度為m的待壓縮數(shù)據(jù)；O)、待壓縮數(shù)據(jù)的壓縮2.1)、DCT 映射變換按組對待壓縮數(shù)據(jù)進行DCT正變換，將待壓縮數(shù)據(jù)的能量盡量集中在少量的系數(shù)上，從而最大限度地去除壓縮數(shù)據(jù)中的相關(guān)性，得到映射數(shù)據(jù)；2. 2)、動態(tài)量化和數(shù)據(jù)編碼采用動態(tài)量化的方式對映射數(shù)據(jù)進行量化，對數(shù)值較大的數(shù)據(jù)保留較多的位數(shù)， 而對數(shù)值較小的數(shù)據(jù)則保留較少的位數(shù)；對量化后的數(shù)據(jù)進行編碼；(3)、數(shù)據(jù)合并與存儲將保留數(shù)據(jù)數(shù)組中的高Ii1位保留數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)進行合并，得到壓縮數(shù)據(jù)， 并存儲到輸出緩沖區(qū)。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法，通過對原始聲波數(shù)據(jù)進行拆分為高Ii1 位保留數(shù)據(jù)和低n2位待壓縮數(shù)據(jù)，對待壓縮數(shù)據(jù)進行分割長度為m的待壓縮數(shù)據(jù)；然后按組進行對待壓縮數(shù)據(jù)進行DCT變換，得到映射數(shù)據(jù)，對映射數(shù)據(jù)進行量化，即數(shù)值較大的數(shù)據(jù)保留較多的位數(shù)，而數(shù)值較小的數(shù)據(jù)則保留較少的位數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時壓縮，對量化后的數(shù)據(jù)進行編碼；最后將保留數(shù)據(jù)數(shù)組中的高Ii1位保留數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)進行合并，得到壓縮數(shù)據(jù)，從而減少數(shù)據(jù)存儲量和傳輸量，提高測井效率。


圖1是三維聲波測井儀器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是三維聲波測井儀的信號采集示意圖；圖3是三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法一具體實施方式
流程圖；圖4是原始聲波數(shù)據(jù)的預(yù)處理示意圖；圖5是待壓縮數(shù)據(jù)的DCT映射變換、映射數(shù)據(jù)的量化、編碼示意圖；圖6是量化數(shù)據(jù)的編碼示意圖；圖7是數(shù)據(jù)合并與存儲示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。實施例圖3是三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法一具體實施方式
流程圖。1、預(yù)處理在本實施例中，如圖3所示，首先是對原始聲波數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，其預(yù)處理的過程如圖4所示，在本實施例中，采樣得到的有效聲波數(shù)據(jù)為M位，為便于處理，在輸入緩沖區(qū)中保存為32位的原始聲波數(shù)據(jù)，其最高8位全為零。如圖4所示，將輸入緩沖區(qū)中的η = 32位的原始聲波數(shù)據(jù)拆分為高ni = 16位保留數(shù)據(jù)和低n2 = 16位待壓縮數(shù)據(jù)，并分別存儲到保留數(shù)據(jù)數(shù)組和待壓縮數(shù)據(jù)數(shù)組中。在后續(xù)操作中，只對所有待壓縮數(shù)組中的數(shù)據(jù)，即原始聲波數(shù)據(jù)的低16位數(shù)據(jù)進行壓縮，待壓縮完畢后，再將保留數(shù)據(jù)和壓縮數(shù)據(jù)整理為完整的輸出數(shù)據(jù)。將待壓縮數(shù)據(jù)的長度進行補零使之成為m = 8的整數(shù)倍，然后分割為一組一組的長度為Hl = 8的待壓縮數(shù)據(jù)。在實際的應(yīng)用中，采集數(shù)據(jù)長度為500，則需要將長度500的待壓縮數(shù)據(jù)進行補零修改為8的整數(shù)倍，即504，然后進行分割得到63組待壓縮數(shù)據(jù)。2、數(shù)據(jù)壓縮待壓縮數(shù)據(jù)的DCT映射變換、映射數(shù)據(jù)的量化、編碼示意圖如圖5所示。2.1、DCT 映射變換讀入一組長度為8的待壓縮數(shù)據(jù)，進行一維DCT映射變換，變換公式為Y = CX,其
中，
權(quán)利要求
1.一種三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、原始聲波數(shù)據(jù)的預(yù)處理對輸入緩沖區(qū)的Π位原始聲波數(shù)據(jù)拆分為高Ill位保留數(shù)據(jù)和低n2位待壓縮數(shù)據(jù)，并分別存儲到保留數(shù)據(jù)數(shù)組和待壓縮數(shù)據(jù)數(shù)組中；從待壓縮數(shù)組中讀入待壓縮數(shù)據(jù)，將其分割為一組一組的長度為m的待壓縮數(shù)據(jù)；O)、待壓縮數(shù)據(jù)的壓縮2.1)、DCT映射變換按組對待壓縮數(shù)據(jù)進行DCT正變換，將待壓縮數(shù)據(jù)的能量盡量集中在少量的系數(shù)上， 從而最大限度地去除壓縮數(shù)據(jù)中的相關(guān)性，得到映射數(shù)據(jù)；2. 2)、動態(tài)量化和數(shù)據(jù)編碼采用動態(tài)量化的方式對映射數(shù)據(jù)進行量化，對數(shù)值較大的數(shù)據(jù)保留較多的位數(shù)，而對數(shù)值較小的數(shù)據(jù)則保留較少的位數(shù)；對量化后的數(shù)據(jù)進行編碼；(3)、數(shù)據(jù)合并與存儲將保留數(shù)據(jù)數(shù)組中的高Ii1位保留數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)進行合并，得到壓縮數(shù)據(jù)，并存儲到輸出緩沖區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法，其特征在于，量化時，檢測每組映射數(shù)據(jù)的最大值，根據(jù)該數(shù)值確定該組數(shù)據(jù)的有效位，按保留位數(shù)從最高有效位開始保留，舍棄部分的按照過半進位的原則進位，得到量化數(shù)據(jù)，并記錄下量化數(shù)據(jù)最低位在映射數(shù)據(jù)中的位數(shù)，即量化位數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法，其特征在于，所述的原始聲波數(shù)據(jù)為32位，拆分為高16位保留數(shù)據(jù)和低16位待壓縮數(shù)據(jù)，所述的分組長度m為 8 ；量化時，對于前四個映射數(shù)據(jù)，保留前7位而舍棄后6位，對于后四個映射數(shù)據(jù)，保留前 6位而舍棄后7位，以后四個量化數(shù)據(jù)最低位在映射數(shù)據(jù)中的位數(shù)作為量化位數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法，其特征在于，所述的編碼為第一個編碼字節(jié)的最低4位保存量化位數(shù)，第一個編碼字節(jié)的第5位保存第一個映射數(shù)據(jù)的符號位，第一個編碼字節(jié)最高位3位和第二個編碼字節(jié)的最低4位保存第一個量化數(shù)據(jù)；第二個編碼字節(jié)的第5位保存第二個映射數(shù)據(jù)的符號位，第二個編碼字節(jié)最高位3位和第三個編碼字節(jié)的最低4位保存第二個量化數(shù)據(jù)，依次類推，將前四個量化數(shù)據(jù)進行保存；第五個編碼字的第5位保存第五個映射數(shù)據(jù)的符號位，第五個編碼字節(jié)最高3位和第六個編碼字節(jié)的最低3位保存第五個量化數(shù)據(jù)；第六個編碼字的第4位保存第六個映射數(shù)據(jù)的符號位，第六個編碼字節(jié)最高位4位和第七個編碼字節(jié)的最低2位保存第六個量化數(shù)據(jù)；第七個編碼字的第3位保存第七個映射數(shù)據(jù)的符號位，第七個編碼字節(jié)最高位5位和第八個編碼字節(jié)的最低1位保存第七個量化數(shù)據(jù)；第八個編碼字的第2位保存第八個映射數(shù)據(jù)的符號位，第八個編碼字節(jié)最高位六位保存第八個量化數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維聲波測井數(shù)據(jù)的實時壓縮方法，通過對原始聲波數(shù)據(jù)進行拆分為高n1位保留數(shù)據(jù)和低n2位待壓縮數(shù)據(jù)，對待壓縮數(shù)據(jù)進行分割長度為m的待壓縮數(shù)據(jù)；然后按組進行對待壓縮數(shù)據(jù)進行DCT變換，得到映射數(shù)據(jù)，對映射數(shù)據(jù)進行量化，即數(shù)值較大的數(shù)據(jù)保留較多的位數(shù)，而數(shù)值較小的數(shù)據(jù)則保留較少的位數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時壓縮，對量化后的數(shù)據(jù)進行編碼；最后將保留數(shù)據(jù)數(shù)組中的高n1位保留數(shù)據(jù)與編碼后的數(shù)據(jù)進行合并，得到壓縮數(shù)據(jù)，從而減少數(shù)據(jù)存儲量和傳輸量，提高測井效率。
文檔編號H03M7/30GK102522999SQ201110408530
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者仇傲, 劉西恩, 師奕兵, 張偉, 林聰 申請人:電子科技大學(xué)