基于提升小波变换的地震勘探数据有损压缩研究

论文摘要

地震勘探是获取地球内部信息的重要手段,是寻找地下矿产和其他资源的基本方法之一。当前,地震勘探技术正向多维、多分量、多参数、高分辨率方向发展,使得地震勘探数据量不断增加。如何对这些数据进行有效传送和存取是一个重大难题。因此,对地震勘探数据进行有效压缩是解决这个问题的关键。通过对地震勘探数据的特征分析可知,地震勘探信号存在冗余。本文以小波变换为基础,研究了不同小波转化为提升方案的原理,并且对选择出的bior系列和daubechies系列不同的小波基分别给出了其提升方案,用于地震勘探数据提升小波正逆变换。对基于小波变换的三种典型的有损压缩方法-EZW、SPIHT、EBCOT方法,研究了其各自的原理和优缺点,从而选择出SPIHT算法作为地震勘探数据的编码方法。对于地震勘探原始数据和重构数据,设计并使用5种不同的评价标准对重构数据进行分析。实验结果表明：（1）.使用不同提升小波对地震勘探数据进行变换,得到重构数据的效果不同,其中db4小波和bior6.8提升小波变换的效果最好。（2）.针对本文使用的实验数据,使用db4提升小波对地震勘探数据变换5次,且压缩倍率小于10时,压缩效果最好；使用bior6.8提升小波对地震勘探数据变换5次,且压缩倍率为10-20时,可取得很好的重构效果。（3）.SPIHT算法可以精确控制压缩比,当压缩比小于5时,重构数据的效果近似于无损压缩；而当压缩比增大时,重构数据的质量降低。本文使用的有损压缩方法对地震勘探数据取得了较好的效果,也可以对不同的地震勘探数据体压缩效果进行分析。针对不同的数据可以构造自己的小波基,也可以对SPIHT算法可以进行改进,或者使用EBCOT算法对数据进行分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 小波变换的研究现状
• 1.2.2 提升小波变换的研究现状
• 1.2.3 地震勘探数据有损压缩的研究现状
• 1.3 课题的研究内容与创新点
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 提升小波变换
• 2.1 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
• 2.2.3 多分辨率分析与Mallat算法
• 2.3 提升小波变换
• 2.3.1 提升小波变换的基本原理
• 2.3.2 小波变换分解为基本提升步骤
• 2.3.3 整数提升小波变换
• 2.3.4 提升小波变换的优点
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于小波变换的压缩方法
• 3.1 概述
• 3.2 基于小波变换的有损压缩方法
• 3.2.1 EZW算法
• 3.2.2 SPIHT算法
• 3.2.3 EBCOT算法
• 3.3 地震勘探数据编码方法选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 地震勘探数据有损压缩
• 4.1 概述
• 4.2 小波基的选择
• 4.2.1 主流小波基的性质分析
• 4.2.2 Biorthogonal和Daubechies小波基的选择
• 4.2.3 小波基的提升方案
• 4.3 地震勘探数据有损压缩
• 4.3.1 地震勘探数据有损压缩流程
• 4.3.2 基于提升小波变换的SPIHT算法
• 4.3.3 地震勘探数据压缩的平台设计与算法实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 地震勘探数据压缩质量评价
• 5.1 概述
• 5.2 地震勘探数据质量评价
• 5.3 小波基的最优化选择
• 5.4 分解层次的最优化选择
• 5.5 压缩倍率的最优化选择
• 5.6 实验结果及分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢