基于小波变换的地震数据压缩编码算法及并行化研究

论文摘要

随着地震勘探不断地深入发展，地震资料的处理量和解释量也日益快速增长，并且在地震数据的传输和存储过程中还含有较大的冗余数据量，因此对地震数据进行合理的压缩处理已经成为一个重要的研究课题。为了保证在一定压缩比的条件下满足地震数据重建精度的要求，本文根据多分辨分析思想，利用小波变换对地震数据进行分解得到多个子带，然后根据每个子带所代表信息的重要程度不同，进行不同策略的量化和编码处理，并对现有算法和改进后算法的实验结果进行了详细分析。实验结果表明，改进算法比现有算法具有更大的灵活性，可以根据小波变换后不同频带小波系数的组织形式，针对重要信息区域和非重要信息区域采取不同的量化编码策略，这样既能提高压缩比，又能较显著地提高地震压缩数据的重建精度。在实际的地震数据处理中，地震数据体一般都相当庞大，串行算法的处理速度很难满足日益增长的计算能力的需求，因此，研究地震数据压缩的并行化方法具有现实的意义。本文深入分析了地震数据压缩处理内在的并行性，基于MPI实现了地震数据压缩的并行化算法，可显著减少海量地震数据的压缩计算时间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 选题目的和意义
• 1.1.1 小波分析意义和应用范围
• 1.1.2 地震数据压缩的必要性
• 1.2 国内外研究与发展现状
• 1.2.1 小波变换的产生与发展
• 1.2.2 地震数据压缩处理的现状
• 1.3 本文研究的内容与改进点
• 第2章 小波变换的基本理论
• 2.1 小波变换概述
• 2.2 小波变换
• 2.2.1 连续小波变换
• 2.2.2 离散小波变换
• 2.3 多分辨分析
• 2.4 紧支撑小波基的构造
• 2.4.1 紧支撑正交小波的构造
• 2.4.2 紧支撑双正交小波构造
• 2.5 小波变换在地震数据压缩中的应用
• 第3章 数据压缩概述
• 3.1 信息传输基本模型
• 3.2 数据压缩基本原理
• 3.3 几种常用的数据压缩算法
• 第4章 地震数据压缩
• 4.1 地震数据压缩参数
• 4.1.1 地震记录的数据格式
• 4.1.2 衡量地震数据压缩性能的主要参数
• 4.2 地震数据压缩步骤
• 4.3 地震数据无损压缩编码
• 4.3.1 整数小波变换
• 4.3.2 实验分析讨论
• 4.4 地震数据有损压缩编码
• 4.4.1 基本地震数据有损压缩编码
• 4.4.2 改进后地震数据压缩编码
• 4.4.3 算法实验分析
• 4.5 地震数据压缩处理中的几个重要问题
• 4.5.1 小波基的选取
• 4.5.2 分解层数
• 4.5.3 边界问题
• 第5章 编码算法并行化研究
• 5.1 并行计算的基本模式及负载平衡
• 5.1.1 并行计算的基本模式
• 5.1.2 负载均衡的基本方法
• 5.2 并行算法的特点及评价
• 5.2.1 并行算法的特点
• 5.2.2 并行算法的评价及其复杂性分析
• 5.3 MPI简介
• 5.3.1 MPI的定义
• 5.3.2 目前主要的MPI实现
• 5.3.3 最小MPI函数集
• 5.4 基于MPI的地震数据压缩编码并行化算法
• 5.4.1 并行算法描述
• 5.4.2 并行算法实验结果分析
• 结论与建议
• 致谢
• 参考文献