[发明专利]一种基于自适应块匹配的沙漠地震信号位置检测方法

摘要

本发明涉及一种基于自适应块匹配的沙漠地震信号位置检测方法，属于实际地震勘探环境下有效信号的位置检测方法。将地震信号看成高维数据，通过谱多流形聚类算法大致确定有效信号的区域，在此区域中选取标准块；将原始地震信号分成不同尺寸的数据块，并计算其与标准块之间的能量差值，得到能量差值矩阵，自适应的保留最优尺寸的匹配块，实现信号位置检测。本发明可以在准确检测低信噪比下沙漠地震信号位置的同时保留信号特征，对地震勘探具有较大的应用价值。

主权项

1.一种基于自适应块匹配的沙漠地震信号位置检测方法，包括如下步骤：(1)地震勘探野外数据采集时，沿地震测线等间距布置Z个检波器组，检波器组的数量20～2000个，激发炮点后，每个检波器可以得到一道地震勘探记录，Z道记录组成一幅二维的地震勘探记录，将这个二维的地震勘探记录矩阵化表示，形成一个M×N的矩阵,其中，M∈[40,1200]，N∈[20,100]；(2)对形成的M×N的矩阵运用谱多流形聚类算法，提取沙漠地震信号的大概位置区域，确定标准块，计算其能量值E；1)构造相似性矩阵W：计算M×N的矩阵中点x_i和点x_j之间的相似性权值w_ij，由相似性权值w_ij构成相似性矩阵W＝{w_ij}，W∈R^M×N,i∈[1,M],j∈[1,N]；2)计算对角矩阵D＝{d_ii}，其中3)定义一个矩阵L，L＝D‑W,对其进行谱分解，得到最小k个特征值对应的特征向量μ₁,…,μ_k；4)记U＝[μ₁…μ_k]∈R^N×k，对U进行聚类，得到k个分类，即有效信号区域和噪声区域；5)通过聚类后的结果可以得到有效信号区域，在此区域选取大小为m₀×n₀的标准块，并计算标准块的能量值E:其中，m₀、n₀分别代表标准块的长度和宽度，m₀∈[3,24]，n₀∈[3,24]，A所代表的是以点(i,j)为中心的标准块所对应的数据矩阵；(3)以点(i,j)为中心，向其四周扩散，分别形成m₁×n₁、m₂×n₂、m₃×n₃大小的匹配块，依据公式(1)分别计算其能量值，得E_i1、E_i2、E_i3，其中，i∈[1,M],j∈[1,N]，m₁、m₂、m₃分别为不同尺寸下匹配块的长度，n₁、n₂、n₃分别为不同尺寸下匹配块的宽度，m₁，m₂，m₃∈[3,24]，n₁，n₂，n₃∈[3,24]；(4)分别计算匹配块能量E_i1、E_i2、E_i3与标准块能量E的差值，并将结果放入新的矩阵Q中：α_i＝|E_i1‑E|、β_i＝|E_i2‑E|、γ_i＝|E_i3‑E|、其中，i∈[1,M]；(5)在矩阵Q中寻找最小的S个值，S∈[1,10]，并确定S个值所对应匹配块位置，将S个值对应匹配块的数据及位置信息放入新的矩阵Y,Y矩阵的大小与所形成M×N矩阵的大小一致，此时，确定了二维地震勘探记录中信号位置。