一种历史地震图波形自动跟踪方法

摘要

一种历史地震图波形自动跟踪方法，属于油气地球物理勘探技术领域。其特征包括：(1)利用微分几何曲线提取算法从地震图中提取出地震波曲线点，以及地震波曲线的局部方向；(2)依据已经提取出来的曲线局部方向将提取出来的曲线点，连成多条曲线段；(3)最后依据地震波曲线的自身特性，如地震波曲线在其拐点处呈现出的对称特性以及地震波曲线围绕其中轴线做往返运动的震动特性，以回溯的思路对地震波曲线段进行跟踪。本发明的效果和益处是提高了地震波波形自动跟踪的精度，无需人工干预，能够处理有交叉线和断点的地震图。

主权项

一种历史地震图波形自动跟踪方法，利用地震波曲线的自身特性并借鉴回溯的思想，完成对历史地震图波形的自动跟踪，该发明方法由三部分组成，首先依据微分几何曲线提取算法从目标地震图中提取出地震波曲线点以及地震波曲线的局部走向；然后结合地震波曲线的局部走向将提取出来的地震波曲线点连接成多条曲线段；最后依据地震波曲线的自身特性，如地震波曲线在其拐点处呈现出的对称特性以及地震波曲线围绕其中轴线做往返运动的震动特性，以回溯的思路对地震波曲线段进行跟踪，其特征在于如下步骤：S1将整幅地震图看作是一个有向图G；本发明前两部分得到的所有地震波曲线段为G的有向边，按照公式(1)计算G中所有有向边的首尾走向；从G中选取用于跟踪地震波曲线的初始跟踪路径，初始跟踪路径按照如下方案选取：将有向图G中所有的有向边按照它们的起始点的横坐标大小从小到大进行排序，取排在前10％的有向边作为初始跟踪路径；${\beta }_1=\frac{1}{M}\underset{k=1}{\overset{M}{\Sigma }}d\left(L\left(k\right)\right),{\beta }_2=\frac{1}{M}\underset{k=N-M}{\overset{N}{\Sigma }}d\left(L\left(k\right)\right)---\left(1\right)$公式(1)中β₁，β₂为有向边的首部和尾部走向，L为有向边，d(L(k))表示有向边L在第k个点的切线方向，N表示L中包含的曲线点数，M表示采用多少个点做加权平均；S1.1从步骤S1中取出第一条初始跟踪路径；S1.2在初始跟踪路径尾部节点处搜索有向边作为候选的跟踪路径，该搜索区域为半径为2.5倍的地震波波形曲线宽度的圆形区域，如果一条候选的跟踪路径都没找到跳到步骤S1.6；如果找到了候选跟踪路径进入步骤S1.3；S1.3利用本次跟踪过程已经跟踪过的路径，采用IRLS迭代加权最小二乘法对当前跟踪的地震波曲线的中轴线进行估计；S1.4按照公式(2)计算所有候选跟踪路径与初始路径之间的相似性，计算过程中N取4，如果这些候选跟踪路径中存在某条路径和初始路径相似并且这两条路径走向相反，则认为本次跟踪过程中遇到了拐点，并转入步骤S1.6，否则转入步骤S1.5；$\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}|K\left(i\right)-k\left(i\right)|<{\gamma }_2---\left(2\right)$公式2中，N表示将这两条待比较对称性的曲线等分为多少份，K(i)为其中一条曲线切分后的第i条曲线段的斜率，k(i)为另外一条曲线切分后的第i条曲线段的斜率，γ₂是用来判断对称性的阈值，由人工设定；S1.5从步骤S1.2中所有候选跟踪路径中，选取首部走向和初始跟踪路径尾部走向差值最小的路径，作为后续跟踪路径，并转入步骤S1.7；S1.6执行回溯策略，在拐点处进行路径分叉，将拐点处的每条候选跟踪路径都作为后续路径分出多条新的路径，记这些路径为Ψ，按照IRLS迭代加权最小二乘法对每条路径的中轴线进行估计并计算这些中轴线与当前跟踪的地震波中轴线的差值，取差值最小的路径作为本次跟踪过程中的后续路径，舍弃其他路径；S1.7更新初始跟踪线段为找到的后续跟踪路径，转入步骤S1.2；S1.8声明本次跟踪过程结束，保存本次跟踪过程中的路径，存入计算机；S1.9取步骤S1中未执行跟踪过程的的起始种子线段，重复步骤S1.2‑1.8。