基于动态波形提取与弹性对齐的相似度度量方法、系统与流程

本发明涉及数据处理，具体涉及基于动态波形提取与弹性对齐的相似度度量方法、系统。

背景技术：

1、地震同相轴自动追踪是地震资料解释中的基础性工作，其核心在于根据人工标注的种子点，在三维地震数据体中自动向邻近地震道扩展，从而确定同一地层反射界面在不同地震道上的对应位置。现有技术中，判断两条地震道上两个波峰是否属于同一同相轴，即是否匹配的方法主要依赖波形相似度计算。

2、然而，现有波形相似度计算方法多采用固定长度时窗对波形进行截取，再基于截取片段计算相似度，但由于地震子波受频率变化、传播衰减及地层吸收等因素影响，其实际宽度和形态具有明显动态变化特征，固定窗口容易导致截取不完整波形或引入相邻反射干扰，从而降低匹配可靠性。同时，由于地层倾角变化及构造起伏等因素影响，同一同相轴在不同地震道上常存在自然时间偏移，而现有方法通常直接对固定位置波形进行比较，缺乏有效的峰位对齐机制，使得真实对应关系下的相似度被低估。此外，现有方法多依赖皮尔逊相关系数或归一化互相关等单一指标进行相似性评价，难以同时刻画波形在振幅、结构及宽度等多维特征上的差异，导致在复杂地质条件下判别能力不足。并且，由于地震子波通常具有非对称特征，而传统方法忽略峰值两侧能量分布差异，使得在存在吸收衰减等效应时容易产生误匹配现象。

3、现有技术地震波形固定窗口匹配存在对齐不准与特征单一，导致同相轴识别准确性与稳定性较差的技术问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供基于动态波形提取与弹性对齐的相似度度量方法、系统，用于解决现有技术地震波形固定窗口匹配存在对齐不准与特征单一，导致同相轴识别准确性与稳定性较差的技术问题。

2、鉴于上述问题，本技术提供了基于动态波形提取与弹性对齐的相似度度量方法、系统。

3、本技术的第一个方面，提供了基于动态波形提取与弹性对齐的相似度度量方法，所述基于动态波形提取与弹性对齐的相似度度量方法包括：以主地震道上候选波峰位置为中心，按照优先级排列的终止条件自适应确定左右边界，提取主地震道的参考波形片段；对邻近地震道上的候选波峰位置，在预设偏移范围内遍历各偏移量，在每个偏移量下提取候选波形片段；从形状特征、局部变化率特征、振幅强度特征和时域跨度特征四个维度对候选波形片段与参考波形片段进行加权融合，获得对应偏移量下的综合相似度；根据各偏移量下的综合相似度，取所有偏移量中的最高相似度作为本邻近地震道与主地震道在对应波峰处的相似度匹配结果。

4、可选地，第一优先级为当前采样点的振幅绝对值下降至候选波峰峰值振幅的预设百分比以下；第二优先级为当前采样点为局部极小值，且满足当前采样点振幅与所述候选波峰振幅符号相反，或者当前采样点振幅绝对值小于峰值振幅的预设极小比例；第三优先级为当前采样点偏离起始中心的距离已达到一个预设的最大搜索半径。

5、可选地，以候选波峰位置为起始中心点，分别向左、右两侧逐点向外探索，在每一侧探索过程中按照第一优先级至第三优先级顺序，依次判断是否满足终止条件；当满足任一优先级终止条件时，终止当前侧探索，将当前侧最终边界向外延展预设附加采样点数，确定左右边界；根据所述左右边界从主地震道采样序列中截取连续采样点，获得参考波形片段。

6、可选地，所述预设百分比为30%，预设极小比例为15%。

7、可选地，所述预设偏移范围为一个采样点，包含负一个采样点、零偏移和正一个采样点，以所述邻近地震道上的候选波峰位置为中心，按照所述预设偏移范围向左和向右各偏移预设的最大偏移量，形成包含零偏移在内的连续整数偏移量集合；遍历所述连续整数偏移量集合中每个偏移量，将偏移后的位置作为临时中心点，提取每个偏移量下的候选波形片段；其中，提取所述候选波形片段同样基于优先级排列进行左右边界确定，基于确定左右边界截取所述候选波形片段。

8、可选地，对所述候选波形片段与参考波形片段进行采样点个数比对，当提取的候选波形片段与参考波形片段采样点数不同时，通过线性插值将候选波形片段重采样至与参考波形片段相同点数后再执行相似度计算。

9、可选地，将参考波形片段与候选波形片段分别进行零均值单位方差的标准化处理，使两个序列均值为零、标准差为一，计算标准化后两个序列的皮尔逊相关系数，同时计算标准化序列之间的归一化轮廓差异，根据所述皮尔逊相关系数、所述归一化轮廓差异，计算获得形状相似度得分；分别计算参考波形片段与候选波形片段的一阶差分序列，基于一阶差分相似度获得局部变化相似度得分；提取参考波形片段的最大幅值作为参考峰值，提取候选波形片段的最大幅值作为候选峰值，根据所述参考峰值与候选峰值进行比对分析，获得振幅相似度得分；分别统计参考波形片段与候选波形片段的采样点个数，取采样较小值与较大值进行比对分析，获得时域跨度相似度得分；按照各维度的配置权重，对所述形状相似度得分、局部变化相似度得分、振幅相似度得分、时域跨度相似度得分进行加权融合，获得对应偏移量下的综合相似度。

10、可选地，分别计算参考波形片段与候选波形片段以各自峰值位置为分界线的左右两侧能量分布差异，获得各自的不对称性指标；计算不对称性指标之差的绝对值，用1与所述绝对值和预设正系数的乘积作差，获得介于0与1之间的惩罚因子，其中，若结果为负值则取0；将加权融合得到的综合相似度乘以所述惩罚因子，获得对应偏移量下的最终综合相似度。

11、可选地，在所述预设偏移范围内遍历各偏移量时，对每个偏移量下提取的候选波形片段，计算采样点个数与所述参考波形片段采样点个数的比值；若比值超过预设长度比阈值，则直接跳过对应偏移量，不计算本偏移量下的综合相似度，并将对应偏移量的综合相似度记为零，其中，所述预设长度比阈值为2.0。

12、本技术的第二个方面，提供了基于动态波形提取与弹性对齐的相似度度量系统，所述基于动态波形提取与弹性对齐的相似度度量系统包括：边界确定模块，用于以主地震道上候选波峰位置为中心，按照优先级排列的终止条件自适应确定左右边界，提取主地震道的参考波形片段；偏移量遍历模块，用于对邻近地震道上的候选波峰位置，在预设偏移范围内遍历各偏移量，在每个偏移量下提取候选波形片段；片段融合模块，用于从形状特征、局部变化率特征、振幅强度特征和时域跨度特征四个维度对候选波形片段与参考波形片段进行加权融合，获得对应偏移量下的综合相似度；匹配结果获取模块，用于根据各偏移量下的综合相似度，取所有偏移量中的最高相似度作为本邻近地震道与主地震道在对应波峰处的相似度匹配结果。

13、本技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

14、通过以主地震道上候选波峰位置为中心，按照优先级排列的终止条件自适应确定左右边界，提取主地震道的参考波形片段；对邻近地震道上的候选波峰位置，在预设偏移范围内遍历各偏移量，在每个偏移量下提取候选波形片段；从形状特征、局部变化率特征、振幅强度特征和时域跨度特征四个维度对候选波形片段与参考波形片段进行加权融合，获得对应偏移量下的综合相似度；根据各偏移量下的综合相似度，取所有偏移量中的最高相似度作为本邻近地震道与主地震道在对应波峰处的相似度匹配结果。达到了通过动态波形自适应截取与弹性偏移对齐的多维特征融合相似度计算，提高地震波同相轴匹配准确性和可靠性的技术效果。

15、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本技术的范围。本技术的其他特征将通过以下的说明书而变得容易理解。