seismic data reconstruction, accelerated proximal gradient, log-weighted nuclear norm, texture-patch preprocess


,"/> <p class="MsoNormal"> 基于联合加速近端梯度和对数加权核范数最小化的地震数据重建

吉林大学学报(地球科学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (5): 1582-1592.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220305

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

基于联合加速近端梯度和对数加权核范数最小化的地震数据重建

杨帆1,王长鹏1,张春霞2,张讲社2,熊登3   

  1. 1.长安大学理学院,西安710064

    2.西安交通大学数学与统计学院,西安710049

    3.东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州072751

  • 出版日期:2023-09-26 发布日期:2023-10-31
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(61976174,12001057);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(300102122101)


Seismic Data Reconstruction Based on Joint Accelerated Proximal Gradient and Log-Weighted Nuclear Norm Minimization

Yang Fan 1, Wang Changpeng1, Zhang Chunxia2, Zhang Jiangshe2, Xiong Deng3   

  1. 1. School of Sciences, Chang’an University, Xi’an 710064, China

    2. School of Mathematics and Statistics, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China

    3. Research & Development Center, Bureau of Geophysical Prospecting, Zhuozhou 072751, Hebei, China

  • Online:2023-09-26 Published:2023-10-31
  • Supported by:
    Supported by the National Natural Science Foundation of China (61976174, 12001057) and the Special Funding Projects for Basic Research of Central Universities (300102122101)

摘要:

由于地表障碍或经济限制,采样的地震数据通常是不完整的,因此地震数据重建是地震研究中的一个重要课题。本文提出一种基于联合加速近端梯度和对数加权核范数最小化的地震数据重建方法。首先通过纹理块算子对原始地震数据进行低秩预处理,然后使用加速近端梯度算法对低秩地震数据进行初步重建,最后提出对数加权核范数算法,用该算法解决优化问题并重建缺失数据。合成地震数据和真实地震数据对比实验结果表明,相比于奇异值阈值、加权核范数以及基于最大化最小化框架的非凸对数和函数算法,本文算法的重建结果在定量和定性分析上均有提升:在40%缺失率合成数据集上的信噪比为26.135 7 dB,重建误差为6.789 4;在30%缺失率Mobil Avo Viking Graben Line 12数据集上的信噪比为17.247 8 dB,重建误差为4.762 5;在60%缺失率Netherlands F3数据集上的信噪比为26.058 1 dB,重建误差为7.464 1。


关键词: 地震数据重建, 加速近端梯度, 对数加权核范数, 纹理块预处理

Abstract:

Due to surface obstacles or economic constraints, seismic data recorded is often incomplete. Consequently, seismic data reconstruction is an important topic in seismic research. This study presents a seismic data reconstruction approach based on joint accelerated proximal gradient and log-weighted nuclear norm minimization. The process begins by subjecting the original seismic data to low-rank preprocessing through texture-patch operators. Subsequently, the accelerated proximal gradient algorithm is employed for an initial reconstruction of the low-rank seismic data. Finally, an algorithm based on the log-weighted nuclear norm is presented to tackle the optimization problem and reconstruct the missing data. For synthetic seismic data and real seismic data, the reconstruction results of the joint accelerated proximal gradient and log-weighted nuclear norm method have improved both in quantitative and qualitative analysis: The signal-to-noise ratio of the synthetic data set with a 40% missing rate is 26.135 7 dB and the reconstruction error is 6.789 4; The signal-to-noise ratio of the Mobil Avo Viking Graben Line 12 data set with a 30% missing rate is 17.247 8 dB and the reconstruction error is 4.762 5; The signal-to-noise ratio of the Netherlands F3 data set with a 60% missing rate is 26.058 1 dB and the reconstruction error is 7.464 1.


Key words: seismic data reconstruction')">

seismic data reconstruction, accelerated proximal gradient, log-weighted nuclear norm,
')"> texture-patch preprocess


中图分类号: 

  • P631.4
[1] 赵天硕, 宋超, , 刘财, , , , 徐雨歆.

物理信息神经网络地震走时层析成像程函方程因式分解方法 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 694-702.

[2] 李丛, 张栋, 董果果, 袁青松, 许军, 朱德胜, 代磊, 李鹏飞, 焦通, 郑玉生, 魏俏巧, 刘家橘. 连续随机离散缝网表征技术在中牟凹陷裂缝发育区中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1715-1727.
[3] 齐娇, 曹思远. 基于先验知识的深度学习表面相关多次波压制方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1702-1714.
[4] 巴忠臣, 秦军, 华美瑞, 张宗斌, 秦赛赛, 张稳. 隐蔽性微小断裂智能识别技术在准噶尔盆地MH1井区的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 612-626.
[5] 李航, 孙宇航, 李佳慧, 李学贵, 董宏丽, .

基于波动方程的地震波数值模拟研究综述 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 627-645.

[6] 靳雪彬, 李丙喜, 张振国, 雷茂盛, 安利双, 丁恺. 匹配追踪分频谱蓝化在叠后地震提频中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 646-656.
[7] 邢慧婷, 冯晅, 刘财, 郭智奇, 逄硕, 乔汉青, .

基于贝叶斯框架的裂缝型储层频变AVO反演及多参数预测 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 657-669.

[8] 徐杨杨, 商耀达, 孙建国. 基于预条件广义逐次超松弛迭代法的数值格林函数计算方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(5): 1696-1710.
[9] 于正军, 张军华, 周昊, 任瑞军, 陈永芮, 杨玉龙. 准噶尔盆地东南缘页岩油储层脆性预测与评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(5): 1711-1723.
[10] 李元燮, 刘财.

基于理性扩展热力学的L-S热声弹性理论框架 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(2): 655-687.

[11] 万晓杰, 巩向博, 成桥, 于明浩.

基于DeCNN的逆时偏移低频噪声压制方法 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(5): 1593-1601.

[12] 张军华, 常健强, 王作乾, 胡逸甫, 芦凤明, 孟瑞刚.

90°相移薄互层解释技术理论诠释与实际应用 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(4): 1348-.

[13] 罗明, 何叶, 周江江, 贾培蒙, 吕华星. 砾砂岩不均匀展布引起的构造畸变[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(4): 1360-.
[14] 刘 霞, 孙英杰. 基于融合残差注意力机制的卷积神经网络地震信号去噪[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(2): 609-.
[15] 张岩, 刘小秋, 李杰, 董宏丽, . 基于时频联合深度学习的地震数据重建[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(1): 283-296.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 于 平,李瑞磊,付 雷,郝 雪,张向军,廉国芬. 松辽盆地滨北地区区域构造特征及意义--地震长剖面给出的证据[J]. J4, 2005, 35(05): 611 -615 .
[2] 张原庆, 宋炳忠, 王玉福, 张宁. 鲁西铜石岩体金成矿规律和成矿预测[J]. J4, 2010, 40(6): 1287 -1294 .
[3] 李建平,李桐林,张 辉,徐凯军. 不规则回线源层状介质瞬变电磁场正反演研究及应用[J]. J4, 2005, 35(06): 790 -0795 .
[4] 高松, 宋莹, 王琳,蒋步新. 水体中秋兰姆特效降解菌的筛选及其降解性能研究[J]. J4, 2006, 36(03): 455 -457 .
[5] 张凤君,李 卿,马玖彤,于广菊. 膜蒸馏处理糠醛废水的实验研究[J]. J4, 2006, 36(02): 270 -0273 .
[6] 卢双舫,李吉君,薛海涛,徐立恒. 油成甲烷碳同位素分馏的化学动力学及其初步应用[J]. J4, 2006, 36(05): 825 -829 .
[7] 丁志宏,冯平,毛慧慧. 考虑径流年内分布影响的丰枯划分方法及其应用[J]. J4, 2009, 39(2): 276 -0280 .
[8] 任何军, 刘娜,高松,张兰英,张玉玲,周睿. 假单胞菌DN2对多氯联苯的降解及bphA1核心序列测定[J]. J4, 2009, 39(2): 312 -0316 .
[9] 黄奇波, 覃小群, 刘朋雨, 康志强, 唐萍萍. 半干旱区岩溶碳汇原位监测方法适宜性研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(1): 240 -246 .
[10] 熊晓亮,孙红月,张世华,蔡岳良. 高扬程虹吸保障条件分析与合理管径选择数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(5): 1595 -1601 .