基于Beamlet变换的断层识别与线性提取-物探与化探.PDF

　第３７卷第３期 物　探　与　化　探 Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．３　 　２０１３年６月 ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ Ｊｕｎ．，２０１３　 ＤＯＩ：１０．１１７２０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－８９１８．２０１３．３．３１ 基于Ｂｅａｍｌｅｔ变换的断层识别与线性提取 荆智辉，张世晖，李强 （中国地质大学地球物理与空间信息学院，湖北 武汉　４３００７４） 摘 要：Ｂｅａｍｌｅｔ变换在提取图像线性特征方面效果明显。对于三维地震解释，可将地震相干切片视为图像，切片上 断层可视为线性信息，利用Ｂｅａｍｌｅｔ变换可对切片上的断层进行识别和线性提取。笔者首先介绍了Ｂｅａｍｌｅｔ变换基 本原理，以及其在含噪图像线性特征提取中的优势，然后利用Ｂｅａｍｌｅｔ变换对四川元坝地区的三维地震相干切片进 行断层识别和线性特征提取，并对断层线性信息进行统计分析。结果表明，该方法对于小断层和裂隙发育带的解 释具有明显优势。 关键词：Ｂｅａｍｌｅｔ变换；线特征提取；断层识别和提取；断层走向和延伸长度统计 中图分类号：Ｐ６３１．４　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１０００－８９１８（２０１３）０３－０５４３－０４ 　　Ｂｅａｍｌｅｔ变换是由美国斯坦福大学 Ｄｏｎｏｈｏ和 ［１］ ［１］ １　Ｂｅａｍｌｅｔ原理 Ｈｕｏ提出的多尺度几何分析的有效工具 ，在低信 噪比图像处理中效果明显，受到广泛关注。Ｂｅａｍｌｅｔ Ｂｅａｍｌｅｔ分析主要由五个部分组成：Ｂｅａｍｌｅｔ字 变换已经在几个重要科学领域得到应用，如大尺度 典，Ｂｅａｍｌｅｔ变换，Ｂｅａｍｌｅｔ金字塔，Ｂｅａｍｌｅｔ图和 ［２］ Ｂｅａｍｌｅｔ算法。 的宇宙结构的测定 、粒子物理中用于检测强噪声 ［３］ Ｂｅａｍｌｅｔ多尺度分析是以驱动 Ｂｅａｍｌｅｔ图结构 背景下粒子轨迹 、二维图像数据分析及三维体结 构数据分析等［４－５］。梅小明等提出了利用 Ｂｅａｍｌｅｔ 从Ｂｅａｍｌｅｔ金字塔中提取Ｂｅａｍｌｅｔ变换系数实现的。 ［６］ 该方法以各种方向、尺度和位置的小线段为基本单 变换提取遥感图像线性特征的算法 ；杨明等提出 一种利用二进方块中线段对称、平行等性质减少差 元来建立线段库（即Ｂｅａｍｌｅｔ字典，图１），图像与库 值计算量的快速算法［７］。Ｂｅａｍｌｅｔ变换是以线为基 中的小线段进行 Ｂｅａｍｌｅｔ变换产生系数，以金字塔 本单元的变换，相比于小波变换（ｗａｖｅｌｅｔ）以点奇异 方式组织变换系数，再通过 Ｂｅａｍｌｅｔ图的形式从金 为基本单元的变换，更适合处理具有线奇异特征的 字塔中提取变换系数。这是一种能较好进行二维或 图像，尤其是在信噪比较低的情况下。 更高维奇线异性分析的工具。 断层解释是地震构造解释的重要环节。传统的 断层解释主要依赖人机交互人工勾绘方式。对于构 造复杂地区，传统的手工解释工作量大，难度高。对 于切割厚度小、延伸有限的小断层，常规的解释方法 难以一一识别。近年来，断层的解释工作受到越来 越多的关注。在地震相干切片上，断层可看作是类 似于图像中的线类信息。而Ｂｅａｍｌｅｔ在识别和提取 图像线性化特征方面具有独特的效果。笔者将地震 相干切片视为图像，切片上断层视为线性信息，利用 Ｂｅａｍｌｅｔ变换，实现断层信息的识别和线性提取，简 化了断层解释的工作量，并实现了断层延伸长度、方 位角等构造特征的统计分析。 图１　各种不同尺度、位置和方向的线段 收稿日期：２０１２－０５－１０；修回日期：２０１２－１２－２３ 基金项目：国家自然科学基金