[发明专利]一种基于时间同步抽取广义Chirplet变换的地震时频分析方法

说明书

本发明公开了一种基于时间同步抽取广义Chirplet变换的地震时频分析方法，该方法首次将群延时估计算子引入到广义Chirplet变换。本文中的方法对缓变的和瞬变的信号进行时频分析，都可以得到能量聚集的时频表示，从而提高了分析信号的适应性。相对于时间同步抽取傅里叶变换，该技术应用于地震资料处理，可以更准确地表征地下精细的结构及其非均质性。

技术领域

本发明属于地震勘探技术领域，具体涉及一种基于时间同步抽取广义Chirplet(线调频小波)变换的地震时频分析方法。

背景技术

时频分析可以刻画地震信号等非平稳信号频率随时间的分布和变化，从而为地震数据处理和解释提供有用的信息。提高时频分辨率，有助于准确地刻画细小的地层结构，对检测和刻画河道等储层信息至关重要。随着勘探开发难度的增大，对时频分析的准确性和时频分辨率提出了越来越高的要求。而传统的时频分析工具，如短时傅里叶变换和小波变换等，其时频分辨率受到不确定性原理的限制，在刻画地震信号等非平稳信号时有一定的局限性。比如，短时傅里叶变换的窗函数窗长一旦选定，那么它的时频分辨率也就固定了；小波变换在低频时的时间分辨率和在高频时的频率分辨率较低。

传统的时频分析技术受限于测不准原理，时间分辨率和频率分辨率不能同时达到最优，这往往导致了得到的时频谱的能量是扩散的。一些先进的时频分析技术，如同步挤压变换和解调同步挤压变换，能够提高时频谱频率方向上的能量聚集性。但在实际应用中，特别是地震时频分析中，有时需要更优的时间方向上的能量聚集。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于时间同步抽取广义Chirplet变换的地震时频分析方法，该方法在时间方向上能量更聚集，能够更好地刻画地震信号的局部特性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种基于时间同步抽取广义Chirplet变换的地震时频分析方法，包括以下步骤：

1)假设三维地震资料为S(T,M,N)，其中，T为时间持续长度，M为线号总数，N为道号总数；

2)计算地震数据的若干道地震信号平均傅里叶谱，选取要提取的常频率值η₀；

3)对三维地震资料S(T,M,N)的每一道地震信号f(t)＝S(T,m,n)作时间同步抽取广义Chirplet变换，得到时频谱TGC_f(η,t)，其中，1≤m≤M；1≤n≤N，令S_TF(T,m,n)＝TGC_f(η₀,T)；

4)得到常频率数据体为S_TF(T,M,N)，根据需求作岩层切片后续的处理及解释。

优选地，步骤2)中，画出时频谱，观察信号的主频区间，并在此主频区间内选取所要提取的频率值。

优选地，步骤3)中，得到每一道地震信号的时间同步抽取广义Chirplet变换时频谱包括三个操作：对信号作广义Chirplet变换、计算群延时算子和时间同步抽取。

进一步优选地，对信号f(t)进行广义Chirplet变换，得到时频表示GC_f(η,t)，其表达式如下：

式中，g(t)为窗函数，为优化后的Chirp率，η为频率变量，t是时间变量。

进一步优选地，计算群延时算子如下式：

其中，表示取虚部，表示求关于频率变量η的偏导数。

进一步优选地，时间同步抽取计算如下式：