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基于独立分量分析的地震盲反褶积方法及应用研究

作　者: 刘杰
导　师: 印兴耀
学　校: 中国石油大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 独立分量分析 盲源分离 盲反褶积 地震信号处理 负熵
分类号: P631.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 78次
引　用: 1次
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内容摘要


地震反褶积实际上是一个“盲”过程,因为通常地表爆炸激发的地震子波是未知的,大地滤波效应(反射系数序列)也是未知的。自1978年Wiggins提出第一种盲反褶积方法开始,学者们相继提出了一系列仅从地震记录自身的特点出发,在不做先验假设的情况下,求取地震子波和反射系数的方法,也就是所谓的“地震盲反褶积”。在地震信号处理领域对盲反褶积问题的研究较独立分量分析要久远。独立分量分析是上世纪90年代伴随着盲源分离问题发展起来的一种新兴的信号处理技术。随着其理论体系的逐步完善以及在图像处理、生物医学信号、通信系统、金融、语音信号处理、雷达和声纳等领域所取得的成功,越来越多的学者开始探讨如何把这项新技术、新方法引入到地球物理领域中来。本文在前人工作的基础上,研究了基于独立分量分析理论的地震盲反褶积方法及其应用。首先简述了盲反褶积的基本理论和算法原理,并在此基础上对各盲反褶积方法进行了归纳分类,根据国内外研究热点指出了两类应用较广泛的盲反褶积方法——基于贝叶斯反演框架的稀疏盲反褶积和基于独立分量分析理论的盲反褶积。然后通过模型和实例分析表明,修正的Cauchy先验分布能较好的保护弱反射体,在提高地震资料的分辨率和减小对弱反射的压制之间取得了一个较好的平衡,提高了储层识别的分辨率和有效性。另外,结合独立分量分析理论中反褶积Bussgang类算法和地震褶积模型建立了可行的基于负熵的Bussgang盲反褶积实现方案,理论模型和实际资料的处理表明该方法能较好地适应非最小相位、非高斯系统得到原始反射系数的最优估计,同时算法收敛快、精度高。最后,从实际出发进一步探讨了独立分量分析在地震信号处理领域中的应用:结合生产实际,研究了基于盲反褶积的多尺度联合拓频技术;针对低信噪比地震数据,提出了基于独立分量分析的信噪分离和盲反褶积串联处理框架的初步构想;利用独立分量分析在数据降维和特征提取方面的优势提出了盲源地震属性优化的混合分离过程及其处理流程。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-30
  1.1 引言  9-10
  1.2 论文选题依据与背景  10-26
    1.2.1 盲源分离与独立分量分析  10-16
    1.2.2 独立分量分析的数学基础  16-26
  1.3 论文相关领域研究现状与创新点  26-28
  1.4 论文研究内容  28-30
第二章 盲反褶积方法基本理论综述与分类  30-41
  2.1 引言  30
  2.2 盲反褶积方法分类  30-40
    2.2.1 两步法盲反褶积  31-34
    2.2.2 基于信息论的最小熵类盲反褶积方法  34-36
    2.2.3 基于贝叶斯反演框架的稀疏盲反褶积方法  36-37
    2.2.4 基于ICA理论的盲反褶积方法  37-40
    2.2.5 其他盲反褶积方法  40
  2.3 本章小结  40-41
第三章 基于贝叶斯反演框架的稀疏盲反褶积  41-53
  3.1 引言  41
  3.2 贝叶斯稀疏盲反褶积方法基本原理  41-46
    3.2.1 贝叶斯最大后验概率估计理论  41-43
    3.2.2 反射系数稀疏约束  43-45
    3.2.3 波阻抗约束  45-46
  3.3 循环迭代求解方案  46-49
  3.4 算法应用  49-52
    3.4.1 模型试算  49-51
    3.4.2 实例分析  51-52
  3.5 小结  52-53
第四章 基于独立分量分析理论的盲反褶积  53-86
  4.1 引言  53
  4.2 独立分量分析算法  53-61
    4.2.1 主成分分析与数据预处理  54-56
    4.2.2 基于信息论的ICA算法  56-61
  4.3 基于负熵的Bussgang盲反褶积方法  61-73
    4.3.1 Bussgang类算法基本原理  61-62
    4.3.2 反射系数统计特性分析  62-66
    4.3.3 高斯混合模型参数的EM算法  66-70
    4.3.4 盲反褶积实现方案  70-73
  4.4 算法应用  73-84
    4.4.1 模型试算  73-79
    4.4.2 实例分析  79-84
  4.5 两类盲反褶积方法的比较分析  84
  4.6 本章小结  84-86
第五章 独立分量分析在地震信号处理领域中的应用初探  86-97
  5.1 引言  86
  5.2 ICA地震信号拓频技术  86-88
  5.3 ICA随机噪声衰减技术  88-91
    5.3.1 ICA随机噪声衰减  88-89
    5.3.2 地震信号ICA串联处理  89-91
  5.4 盲源地震属性优化技术  91-95
    5.4.1 地震属性预处理  92-93
    5.4.2 地震属性优化选择  93-95
  5.5 小结  95-97
结论  97-101
参考文献  101-107
攻读硕士学位期间取得的学术成果  107-108
致谢  108

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 地质、矿产普查与勘探 > 地球物理勘探 > 地震勘探
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