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《清华大学》 2010年
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基于压缩感知和稀疏表示的地震数据重建与去噪

唐刚  
【摘要】:随着油气勘探的不断深入,勘探目标区构造和环境越来越复杂,加剧了地震勘探数据的不规则和不完整情况,影响对资料的处理和解释,并最终影响油气判断。但是,受Nyquist采样定理限制,传统的重建方法对采样率要求较高,采集和采样也不能灵活适应实际环境,勘探成本较大。本文基于新发展的压缩感知理论,将地震勘探采集阶段的资料测量和处理阶段的数据重建有机结合起来,充分利用地震资料在字典变换域的稀疏化特征,发展了更加灵活的采样和去噪策略,在大幅降低采样率和节约成本的同时,获得了理想的处理效果。 根据近几年在信号处理领域得到完善并快速发展的压缩感知理论,远低于传统Nyquist采样率的不完整数据也能够得到理想重建。基于此理论框架,本文主要研究了地震数据压缩重建中的稀疏表示和采样格式两个关键问题。在稀疏表示方面,首先研究了常用的傅里叶基函数方法,并针对目前该类技术中完全随机采样的不足,发展了泊松碟采样格式,以控制采样间隔。接下来,采用能够更优表示地震数据的曲波变换,构建了基于曲波变换稀疏促进策略的地震数据重建技术,极大地提高了重建质量,也降低了对采样率的要求。在采样格式方面,本文在该领域首次引入具有蓝色噪声频谱特征的采样方法,对包括Jitter采样、泊松碟采样和最远点采样在内的该类方法进行了分析和研究,验证了此类方法的有效性,对地震资料采集和不完整数据重建都有重要指导意义。 在上述数据规则化过程中,不可避免地会引入人为噪声,同时,实际地震资料也常受噪声干扰,严重影响包括数据重建在内的处理和解释工作。传统的去噪方法(如变换域阈值法),会在地震波前附近导致不光滑畸变现象,影响地震资料的质量。本文将全变差最小化技术和曲波阈值方法相结合,在去除地震噪声的同时,压制了不光滑干扰现象。此外,为了改善当前变换基函数不能根据目标地震数据特征自适应调整的状况,本文引入了具有学习能力的超完备冗余字典思想,将字典的构造和地震数据去噪过程有机结合起来,在完成稀疏表示的同时,去除了地震噪声,取得了较好效果。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P631.44

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 孔丽云;于四伟;程琳;杨慧珠;;压缩感知技术在地震数据重建中的应用[J];地震学报;2012年05期
2 俞华;薛永安;王勇;李红彩;杨彦敏;;曲波变换及全变差最小化技术联合去噪[J];石油物探;2012年04期
3 邢强;韩爱香;;基于压缩感知的过套管电阻率数据重构方法研究[J];石油仪器;2013年01期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张军华;吕宁;田连玉;陆文志;钟磊;;地震资料去噪方法技术综合评述[J];地球物理学进展;2006年02期
2 吴招才;刘天佑;;地震数据去噪中的小波方法[J];地球物理学进展;2008年02期
3 刘喜武,刘洪,刘彬;反假频非均匀地震数据重建方法研究[J];地球物理学报;2004年02期
4 孟小红;郭良辉;张致付;李淑玲;周建军;;基于非均匀快速傅里叶变换的最小二乘反演地震数据重建[J];地球物理学报;2008年01期
5 喻玲娟;谢晓春;;压缩感知理论简介[J];电视技术;2008年12期
6 卢成武;宋国乡;;带曲波域约束的全变差正则化抑噪方法[J];电子学报;2008年04期
7 黄捍东;张如伟;郭迎春;;地震信号的小波分频处理[J];石油天然气学报;2008年03期
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9 张春梅;尹忠科;肖明霞;;基于冗余字典的信号超完备表示与稀疏分解[J];科学通报;2006年06期
10 刘保童;;一种基于傅里叶变换的去假频内插方法及应用[J];煤田地质与勘探;2009年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓承志;图像稀疏表示理论及其应用研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王培茂;地震勘探数据压缩相关技术研究及应用[D];吉林大学;2004年
2 沈维燕;基于contourlets和全变差的一种图像去噪方法的研究[D];南京理工大学;2006年
3 仝中飞;Curvelet阈值迭代法在地震数据去噪和插值中的应用研究[D];吉林大学;2009年
4 罗丹;F-K域地震道插值方法研究[D];成都理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭书娟;李振春;仝兆岐;马方正;刘建辉;;基于表层多次波数据的近道地震数据插值方法研究(英文)[J];Applied Geophysics;2011年03期
2 唐刚;马坚伟;杨慧珠;;基于学习型超完备字典的地震数据去噪(英文)[J];Applied Geophysics;2012年01期
3 李海山;吴国忱;印兴耀;;形态分量分析在去除地震资料随机噪声中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2012年02期
4 董烈乾;李振春;刘磊;李志娜;桑运云;;基于经验模态分解的曲波阈值去噪方法[J];吉林大学学报(地球科学版);2012年03期
5 钟苏川;张路;彭皓;;自适应最佳去噪小波基的构造及其应用[J];成都大学学报(自然科学版);2011年02期
6 焦鹏飞;李亮;赵骥;;压缩感知在医学图像重建中的最新进展[J];CT理论与应用研究;2012年01期
7 黄添强;苏立超;;基于自适应小波基和Smoothed-l_0的压缩感知图像重构算法[J];江苏技术师范学院学报;2011年10期
8 鲁振兴;高静;张义飞;;高频地波雷达消除一阶海杂波对目标测距影响的方法[J];电讯技术;2008年08期
9 叶志申;张绍钧;黄仁泰;;压缩感知理论及其重构算法[J];东莞理工学院学报;2010年03期
10 雷强;李宏伟;张群;朱丰;杨小优;;基于压缩感知的ISAR像目标旁瓣抑制新方法[J];弹箭与制导学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高建虎;陈杰;张履谦;;基于压缩感知和EMD的SAR海洋内波探测方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
2 刘喜武;刘洪;刘彬;;反假频非均匀地震数据重建方法研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第三卷(油气·矿产·水资源)[C];2004年
3 王维红;裴江云;张剑锋;;加权抛物Radon变换叠前地震数据重建[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第三卷)[C];2008年
4 陈发宇;尚永生;杨长春;;Matching Pursuits方法综述[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
5 陈发宇;杨长春;;基于MP方法的地震信号快速分解算法[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
6 樊卫花;杨长春;孙传文;刘文卿;;三维地震资料叠前时间偏移应用研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
7 郝天珧;杨长春;刘洪;宋海斌;江为为;;环渤海地区前新生代油气资源的综合地质、地球物理研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
8 曾锐;刘洪;秦月霜;崔宝文;牛彦良;;基于自动增益控制调制法的高频重建技术[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
9 张红梅;刘洪;;基于稀疏离散τ-p变换的叠后地震道外推[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
10 李信富;李小凡;;分形插值地震数据重建方法研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王福海;青岛海湾大桥工程地质地球物理勘查关键技术研究[D];中国海洋大学;2009年
2 童思友;南黄海地震资料多次波形成机理及压制技术研究[D];中国海洋大学;2010年
3 梁国胜;白音查干凹陷隐蔽油藏预测技术研究[D];中国地质大学(北京);2010年
4 巩向博;金属矿地震高精度成像与数据处理方法研究[D];吉林大学;2011年
5 单刚义;复杂地质条件地震多波照明及地震采集方法研究[D];吉林大学;2011年
6 吴敏;基于稀疏表示模型的EEG信号棘波自动检测技术与应用系统研究[D];南京理工大学;2010年
7 杨荣根;长输石油管道泄漏检测与定位技术研究[D];南京理工大学;2011年
8 杨成;压缩采样中匹配追踪约束等距性分析及其应用[D];复旦大学;2011年
9 唐亮;压缩感知及其在超宽带无线传感器网络中的应用研究[D];北京邮电大学;2011年
10 石磊;压缩感知在超宽带信道估计中的应用研究[D];北京邮电大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 翟冲;基于压缩感知的视频编码技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 姚刚;小波变换应用于NQR信号处理[D];中国海洋大学;2010年
3 陈美年;地震资料随机干扰压制技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 罗桂华;基于多小波的视频编码技术研究[D];江西财经大学;2010年
5 肖丁;生物芯片图像分析与处理方法的研究[D];华东理工大学;2011年
6 王晓;压缩感知在无线通信网络数据采集中的应用研究[D];浙江大学;2011年
7 黄莹;室外移动机器人导航信息压缩算法研究[D];东北电力大学;2011年
8 张兰兰;τ-p变换在地震数据处理中的研究应用[D];中国地质大学(北京);2011年
9 刘宇鑫;压缩感知在图像信息隐藏中的应用研究[D];北方工业大学;2011年
10 米红妹;低分辨雷达目标识别的应用研究[D];大连理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 仝中飞;王德利;刘冰;;基于Curvelet变换阈值法的地震数据去噪方法[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年S1期
2 石光明;刘丹华;高大化;刘哲;林杰;王良君;;压缩感知理论及其研究进展[J];电子学报;2009年05期
3 刘保童;;一种基于傅里叶变换的去假频内插方法及应用[J];煤田地质与勘探;2009年02期
4 刘国昌;陈小宏;郭志峰;刘华锋;高建军;;基于Curvelet变换的缺失地震数据插值方法[J];石油地球物理勘探;2011年02期
5 单昊;杨慧珠;;基于Curvelet的Stein无偏风险估计图像去噪[J];清华大学学报(自然科学版);2010年08期
6 刘冰;付平;孟升卫;;基于正交匹配追踪的压缩感知信号检测算法[J];仪器仪表学报;2010年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘冰;基于Curvelet变换的地震数据去噪方法研究[D];吉林大学;2008年
2 仝中飞;Curvelet阈值迭代法在地震数据去噪和插值中的应用研究[D];吉林大学;2009年
3 岳喜洲;过套管电阻率测井解释方法研究[D];中国石油大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘财,王培茂,薛亚丽,刘洋,张智,邵志刚;离散余弦变换(DCT)编码在地震勘探数据压缩中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年02期
2 李远钦,刘雯林;n维广义Radon变换[J];地球物理学进展;1997年04期
3 杨晓春,李小凡,张美根;地震波反演方法研究的某些进展及其数学基础[J];地球物理学进展;2001年04期
4 刘财,王典,杨宝俊,刘洋;二维小波变换在地震勘探面波消除中的应用[J];地球物理学进展;2003年04期
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6 张军华;吕宁;田连玉;陆文志;钟磊;;地震资料去噪方法、技术综合评述[J];地球物理学进展;2005年04期
7 张军华;吕宁;田连玉;陆文志;钟磊;;地震资料去噪方法技术综合评述[J];地球物理学进展;2006年02期
8 章珂,刘贵忠,邹大文,钱俊生,李凤歧;二进小波变换方法的地震信号分时分频去噪处理[J];地球物理学报;1996年02期
9 张学工,李衍达,盛硕;几种现代信息处理技术和计算机网络在勘探地球物理中的应用[J];地球物理学报;1997年S1期
10 宗涛,孟鸿鹰,贾玉兰,刘贵忠;小波包F-X域前后向预测去噪[J];地球物理学报;1998年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 顾晓东;基于偏微分方程的图像几何处理方法[D];大连理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 高世松;基于偏微分方程的图像修补[D];南京理工大学;2004年
2 赵心;基于Curvelet变换的图像去噪方法研究与应用[D];山东科技大学;2007年
【相似文献】
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1 文鸿雁;张正禄;;非线性小波变换阈值法去噪改进[J];测绘通报;2006年03期
2 张力娜;李小林;张顺利;唐高峰;;一种基于纹理补偿的图像恢复方法[J];石河子大学学报(自然科学版);2009年01期
3 钟本善,何昌礼,杨忠民;复杂构造地区的SVD去噪技术[J];成都理工学院学报;2000年01期
4 顾春来,董守平;气液两相管流流型信号的小波去噪处理[J];北京科技大学学报;2002年01期
5 王振国,汪恩华;小波包相关阀值去噪[J];石油物探;2002年04期
6 陈香朋,曹思远;第二代小波变换及其在地震信号去噪中的应用[J];石油物探;2004年06期
7 晋为真;刘智煌;张小波;;GRISYS处理系统中线性干扰去除方法研究[J];石油地球物理勘探;2008年01期
8 胡春生,姚天任;蓝绿激光对潜通信中的弱信号去噪算法[J];通信技术;1998年04期
9 郇中丹,孔令海,黄海洋;图像强化去噪的一种偏微模型[J];北京师范大学学报(自然科学版);2003年06期
10 方兴;小波分析及其去噪性能研究[J];浙江师范大学学报(自然科学版);2003年04期
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1 朱良保;沈文渊;;S变换在面波去噪中的应用[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
2 王立地;史俊生;朱楠;;小波基函数对农网电压扰动信号去噪性能比较研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
3 刘晓菲;王强;付强;高振龙;徐克;;量子去噪软件在胸部CT扫描中的应用[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年
4 高大路;王玉;常瑞生;;基于小波变换的摩擦焊缺陷信号去噪方法研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
5 韩敏;刘玉华;席剑辉;孙燕楠;;基于小波多分辨率分析的混沌去噪研究[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
6 刘鲁源;韩尧松;李士心;陈曦;;模糊小波阈值去噪方法的研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
7 赵鑫;吴侃;敖建锋;周大伟;;基于BP神经网络的点云去噪与空洞修补集成算法研究[A];2011全国矿山测量新技术学术会议论文集[C];2011年
8 王欣;庞云阶;;基于多小波收缩与子带增强的图像去噪方法[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
9 李昊;;新阈值函数及其小波去噪研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 林春;王绪本;;基于Curvelet变换块阈值法的地震随机噪声衰减[A];中国地球物理·2009[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 千千;DC照片去噪二法[N];中国电脑教育报;2004年
2 彭冬梅;叠前去噪处理技术[N];中国石油报;2005年
3 牟缜;用SB Live! 体验SB Audigy!的魅力[N];中国计算机报;2003年
4 段佳;数码相机有望不再受“歧视”[N];大众科技报;2008年
5 四川 游飘;让SB Live插上Audigy2的翅膀[N];电脑报;2004年
6 本报特约记者 靳贵军 本报通讯员 周国宏 彭冬梅;难题攻关记[N];中国石油报;2001年
7 苏黎;精彩CG广告[N];中国电脑教育报;2003年
8 刘砚舟;LIVE!享用最后的晚餐[N];中国计算机报;2002年
9 李楠;去斑、除痘、磨皮 PS个大美女就这么简单[N];中国计算机报;2005年
10 潘志林;东方物探海外勘探凸显六大优势[N];中国石油报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐刚;基于压缩感知和稀疏表示的地震数据重建与去噪[D];清华大学;2010年
2 何艳敏;稀疏表示在图像压缩和去噪中的应用研究[D];电子科技大学;2011年
3 唐权华;视频时空联合模型与去噪研究[D];西南交通大学;2010年
4 姚建红;基于小波变换的地震勘探信号处理技术研究[D];大庆石油学院;2010年
5 陈渊;煤矿液压支架缸体环焊缝缺陷超声检测与评价研究[D];西安科技大学;2010年
6 王乐;卫星USB测控体制下信号特征参数的分析与识别[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 杨晓利;基于体表ECG的ShR信号检测研究[D];中南大学;2011年
8 杨维;非线性小波变换与多尺度在图像、信号处理中的应用研究[D];西安电子科技大学;2005年
9 陈玫玫;手指静脉图像的去噪与分割算法研究[D];吉林大学;2010年
10 赵瑞珍;小波理论及其在图像、信号处理中的算法研究[D];西安电子科技大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛念;基于Curvelet变换的地震数据插值和去噪[D];西南交通大学;2010年
2 薛雷;变压器局部放电监测中去噪技术与放电特征提取的研究[D];东北电力大学;2011年
3 刘祝华;图像去噪方法的研究[D];江西师范大学;2005年
4 屈天祥;图像多尺度变换下的去噪方法研究[D];辽宁师范大学;2010年
5 贾金伟;小波包去噪在循环平稳信号DOA估计中的应用研究[D];吉林大学;2010年
6 姜海琳;基于NLM和Tone Mapping的低亮度视频去噪、增强[D];天津大学;2010年
7 陆世鹏;运动心电监护系统[D];广西师范大学;2010年
8 简燕红;拉曼型光纤温度传感系统信号处理的研究与实现[D];华北电力大学(河北);2010年
9 文莉;小波变换在去噪及结构动态特性分析中的应用研究[D];合肥工业大学;2002年
10 郭晓云;视频编码实时预处理算法研究[D];武汉大学;2005年
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