利用邊緣檢測技術從相干切片中提取斷層多邊形

邱兆泰

河北省煤田地質局物測地質隊,河北 邢臺 054000

利用邊緣檢測技術從相干切片中提取斷層多邊形

邱兆泰

河北省煤田地質局物測地質隊,河北 邢臺 054000

相干數據體在識別小斷層方面有著廣泛應用，本文在相干技術的基礎上使用了邊緣檢測技術從相干切片中提取斷層多邊形。這種解釋方法在斷層的延伸位置、破碎帶寬度、陷落柱等地質異常體的大小方面，解釋精度比常規方法有很大提高，并能識別出斷距僅為3m～5m的小斷層。

相干數據體; 邊緣檢測技術; 斷層多邊形;識別小斷層

引言

為更好發揮相干數據體技術在全三維地震資料解釋中的作用，進一步提高斷層及巖性異常體解釋的精度和效率，使相干數據體技術充分有效地體現，在地震數據解釋中，利用相干數據切片，采用邊緣檢測技術從中提取斷層多邊形，將包含在相干切片中的有關斷層的走向，延展長度，斷層寬度，異常體（陷落柱）大小等信息提取出來，然后把它投影到測區底圖上，從而大幅度提高了對三維地震地質構造的解釋效率。

1 方法原理

通過對三維地震資料相干處理，可使斷層等信息在相干切片上，把這些相干切片保存為二維圖像，然后利用圖像的邊緣檢測技術可實現相干切片上的斷層多邊形檢測。其原理如下:

將相干切片視為灰度曲面，利用圖像的邊緣檢測技術進行邊緣檢測。在灰度曲面中，我們把周圍像素灰度有階躍變化或屋頂等變化的那些像素的集合稱為邊緣。圖像的邊緣對應著圖像灰度的不連續性。圖像的邊緣很少是從一個灰度跳到另一個灰度這樣的理想狀況,通常都具有有限的寬度呈現出陡峭的斜坡狀。

設灰度曲面r={x， y，f(x，y)}， 其中x， y分別為橫、縱坐標，f(x，y)是圖像的灰度值，并且f(x，y)具有連續的二階導數。那么對圖像各個像素點進行微分或求二階微分來確定邊緣像素點。一階微分圖像的峰值處對應著圖像的邊緣點；二階微分圖像的過零點處對應著圖像的邊緣點。

常用的邊緣檢測算子有Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、Krisch算子、高斯-拉普拉斯算子。

高斯-拉普拉斯(LaPIacian)算子是不依賴于邊緣方向的二階微分算子，是一個標量而不是向量，具有旋轉不變即各向同性的性質，在圖像處理中經常被用來提取圖像的邊緣。其表示式為:

在數字圖像情況下的近似式為

由于噪聲點對邊緣檢測有一定的影響，所以高斯拉普拉斯算子是效果比較好的邊緣檢測算子。它把高斯平滑濾波器和拉普拉斯銳化濾波器結合起來, 先平滑掉噪聲, 再進行邊緣檢測,既有效的檢測了邊緣又抑制了噪聲影響。所以效果比其它檢測方法更好。常用的高斯拉普拉斯算子是5×5的模板:

2 應用實例

山西的地震資料一般是比較好的，同相軸連續，構造比較簡單，陷落柱發育，小斷層較多。相干體數據在解釋中發揮了很大的作用。由于相干體數據對同相軸錯斷很敏感，所以小斷層在切片中很容易表現出來，但是斷層小，斷層與目的層的交面線即目的層上的斷層多邊形很不容易畫出來。于是，筆者在山西長平三維地震資料解釋中，試用了邊緣檢測技術對相干切片進行了斷層多邊形檢測。這種方法快速，相對精確。事實證明很好用。圖1是3煤層相干沿巖層切片。圖2是對此切片進行邊緣檢測的斷層多邊形檢測結果。從中可以看到斷層多邊形被清晰地檢測出來，斷層組合關系、斷層破碎帶寬度包括陷落柱的大小也真實得到反映。該區陷落柱較多，從圖2中可以看到大小不等的許多陷落柱。圖3是構造解釋圖。當然，在實際報告中有取舍。因為報告中只提供了大于落差5米的斷層。事實上，在后來的揭露中舍掉的許多小的構造，比如小的陷落柱或小的斷層，斷距在4米～3米甚至還小，在圖2中均有顯示。這說明相干切片中的許多信息還是有用的，值得注意。特別是資料比較好的區域，更應該注意。這種采用邊緣檢測技術提取斷層多邊形的方法很快也很實用。其實，用不同方法對相干切片進行邊緣檢測，可以得到不同程度的邊緣檢測，然后與實際地震剖面進行比對，還可以發現許多疑點，比如同相軸的輕微錯斷，加以注意，可以發現很小的斷層。

圖1 3煤層相干沿巖層切片

圖2 對切片進行邊緣檢測的斷層多邊形檢測結果

圖3 煤構造解釋圖

3 結語

使用邊緣檢測技術對相干切片進行斷層多邊形檢測，提高了相干切片斷層解釋的精度和效率。其中解釋最小斷層斷距3m，此項技術在資料較好區，如果輔之以選取種子點進行的三維層位自動追蹤，則可以很快做出時間構造圖。從而提高三維地震資料的解釋效率、縮短解釋周期。

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A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.006

邱兆泰(1966－),男,?？? 高級工程師,研究領域為煤田物探,煤田地質。河北省煤田地質局物測地質隊,河北省邢臺市。