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一种实现初至波自动拾取的方法 潘树林，高磊，周熙襄，钟本善 成都理工大学，四川成都（610059 ） 摘 要：本文从初至波的特点出发结合数字图像处理，提出了应用边缘检测和边缘追踪技术 进行初至波自动拾取,为初至波的拾取提出了一种新思路。该方法首先地震记录做单道归一 化处理，在此基础上，将地震记录转化为灰度图，然后应用边缘检测方法确定初至波的位置， 为了消除异常点干扰，进行一次简单的滤波处理，最后，利用边缘追踪算法完成初至波的拾 取。该方法基本可以实现初至波的自动拾取，大大提高了生产效率。 关键词：初至波，自动拾取，数字图像处理，边缘检测，边缘追踪 利用初至波进行静校正对沙漠、山地等地区的资料处理有着重要的意义。当我们利用常 规方法不能获得静校正量时，通过初至波我们可以提取地表表层速度和厚度信息，进一步计 算得到炮点和检波点的静校量[1-3] 。因此，如何准确、快速地拾取初至波有着重要的意义。 传统的初至波拾取主要依靠手工，效率较低。也有一些根据能量相位特性进行自动拾取的方 法，在实际生产中取得了一定的效果。在这里，我们探讨一种根据数字图像处理方法进行初 至波自动拾取的方法。为初至波的自动拾取方法提供更多的选择。 1. 方法原理 边缘检测是图像处理中一项重要的技术，是图像分割技术的重要组成部分。不管是人眼 还是用计算机程序来对图像进行处理，对物体边界的识别是理解图像最基本的操作。边缘检 测就是通过一定的算法去确定图像中边界处的像素，为识别图形和进一步的处理作基础。 1.1 初至波的特点 初至波是激发源信号经过地层之后最先返回地面的信号。 t （s ） 图（1） 实际记录中的两道数据能量分布图 在有效信号返回地面之前检波器所接受的信号主要是一些环境噪音，在能量上远小于有 效地震波信号（在图（1）左边振幅较小处）。地震波在地层之间传播能量会不断的衰减，因 此初至波在能量上与其他波比较表现出较强的能量值，并且位于有效信号和单纯环境噪音的 分界处（在图（1）中左边起振幅突然增大处为初至信号）。 我们用肉眼可以比较容易得将初至波从地震记录中识别出来，因此我们考虑从图像处理 的方法入手对初至波进行自动拾取。地震记录剖面图经过灰度化处理之后，对于 m 道，每 -1- 道 n 个样点的单炮记录可以看作一幅 m×n 个像素的灰度图。因此可以直接引入比较成熟的 边缘检测方法进行初至波的检测。 1.2 边缘检测的原理 边缘检测的方法有很多，例如，利用梯度算子进行检测、基于小波分析的边缘检测、基 于阀值的边缘检测、基于神经网络的边缘检测等等。考虑到地震数据数据量较大，我们在选 择检测方法时选择那些效果比较理想并且运算量较小的算法。 经过试验对比发现，利用梯度算子进行检测运算量较小、效果较理想。 1.2.1 一阶导数放大边界的原理 边 界 连线 (a)存在边界的图形 （t ） （b ）对图形函数求取一次导数结果 （t ） 图（2 ）利用求导数检测边界的原理 下式（1）是求取导数的运算公式， ( ) ( ) ′ y t + Δt − y t ( ) y t Δt ……………… (1) 从式（1）可以看到，当Δt 已定，那么y (t + Δt) 与y (t) 相差越大求得的| y (t)′ |值越大， 而当他们相差很小时，| y (t)′ | 的值非常小，因此通过对图形函数求取一次导数可以把存在 的边界进行放大。 对比图（1），我们可以清楚地看到，初至波起跳处y (