1.一种基于稀疏变换学习的地震波阻抗反演方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、输入地震、测井数据和层位解释信息;
步骤二、构造自适应稀疏变换矩阵:令需要反演的波阻抗为m,先将需要反演的波阻抗m按列排列成列向量mv:mv=vec(m);
函数vec()为向量化函数,即:将需要处理的数据按列排列成列向量;
设Xi表示一个从波阻抗mv中提取第i个数据段的算子,则第i个波阻抗数据段表示为:bi=Ximv.
令D为稀疏变换矩阵,用于对波阻抗做稀疏表示,则波阻抗数据段bi表示为:Dbi=DXimv=εi+ei,其中,εi为bi的稀疏编码,ei为稀疏变换域的建模误差;
设整个波阻抗向量mv划分成K个互相交叠的波阻抗数据段,在稀疏变换矩阵D下,波阻抗的稀疏正则化问题表示为:α为稀疏正则项的系数;基于稀疏变换学习的自适应稀疏变换的构造问题写成:H
I表示单位矩阵;其中,K为互相交叠的波阻抗数据段的数量;D表示D的共轭转置矩阵;
所述稀疏变换矩阵D通过学习训练得到;
步骤三、建立目标函数
建立地震波阻抗反演问题的如下目标函数:其中,G是正演算子,用于从波阻抗合成地震数据;μ是稀疏变换学习问题的正则化因子;S表示观测得到的原始地震数据;
步骤四、对目标函数的求解
4.1)稀疏编码,即求解:采用硬阈值操作而获得:
其中, 表示求得的稀疏编码;
HTγ(Γ)是硬阈值操作中的收缩函数,定义式为:γ表示阈值,Γ表示函数的变量;
4.2)为稀疏变换的更新:先固定稀疏编码εi,再求解:得到更新后的稀疏变换矩阵D;使用奇异值分解快速求解:设 的奇异值分H
解为:LΣR,则D的求解结果为:H
D=RL;
H
其中,L表示奇异值分解后的左侧矩阵,R 表示奇异值分解后的右侧矩阵的共轭转置;Σ表示奇异值矩阵,为对角矩阵;
4.3)求解波阻抗,得到反演结果:固定步骤一和步骤二中得到的稀疏编码εi和稀疏变换矩阵D,求解下列最小二乘问题,得到反演结果步骤五、反演结果 按照与vec()函数中相反的过程恢复成原始的2维剖面或3维数据体完成整个反演过程。
2.如权利要求1所述的基于稀疏变换学习的地震波阻抗反演方法,其特征在于,所述步骤二中,稀疏变换矩阵D通过学习训练得到的步骤如下:输入波阻抗,求解 这个最优化表达式,得到D,由于每次迭代所得到的D都与输入的波阻抗有关,而D又是稀疏变换矩阵,所以称求得D的过程为稀疏变换学习。