一种双层洪水填充地震层位空间自动追踪方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地震数据处理技术领域，特别涉及一种双层洪水填充地震层位空间自动追踪的方法及装置。
【背景技术】
[0002]在地震勘探中，根据地震反射特征从地震资料中提取地层的构造信息是地震数据分析的一个重要环节。地震资料的构造解释特别是层位解释是一项非常费时、费力的工作，在过去的几十年中，此项工作常常占到整个地震资料解释与分析工作的50%-80%。因此，基于计算机智能技术的层位自动识别与解释(简称为地震层位空间自动追踪或层位追踪)非常重要。
[0003]地震层位空间自动追踪是现代地震资料解释中最关键的技术之一，它直接体现了一个解释系统在构造解释中的能力和效率。一个好的地震层位空间自动追踪方法可以大幅度提闻构造解释的效率，提闻解释精度，将地质综合研究人员的精力从繁琐的层位拾取中解放出来，并将研究重点集中到储层预测中。
[0004]层位自动追踪的方法及技术有很多，按照工区类型可分为二维层位自动追踪和三维层位自动追踪，按照追踪方式可分为剖面追踪和空间追踪。对于二维地震层位自动追踪和剖面追踪方式来说，所耗费的内存不大，但三维层位空间自动追踪所耗费的内存是不可忽视的。例如，一个由1000条主测线，1000条联络线所组成的中等规模的三维地震工区，如果每个地震道长度为4秒，采样间隔为1ms，存储格式为4字节浮点数，则整个三维地震数据约为15.26GB，无论从内存消耗还是一次性将三维地震数据读入内存所耗费的时间上看，都是难以忍受的。为了减少内存消耗，以往常常用二维层位剖面自动追踪代替三维层位空间自动追踪，然而，简单地用二维剖面追踪代替三维空间追踪会对地震层位空间自动追踪的精度带来很大的影响，由于地震层位空间自动追踪具有一个重要的特点一一空间随机性。
[0005]地震层位空间自动追踪的空间随机性是指种子点在三维空间中的扩散方向是无法事先预测的。借鉴于流体力学理论，把三维空间的地震层位空间自动追踪过程看作是一个流体运动的过程，因此，最理想的地震层位空间自动追踪过程是，以种子点为中心向四周扩散，直至所有CMP (Common Mid-point，共中心点)点都被遍历。在进行地震层位空间自动追踪时，可使用一个或多个种子点作为参考点。当使用多个种子点时，种子点扩散过程最好是同时发生的。此外，由于地层的各向异性导致地层不能被认为是光滑的介质，大量的地质事件(如尖灭、超覆、断裂等)存在于地层的沉积过程中，在地震剖面上层位会存在缺失、终止、扭曲、错断等现象，这些现象会阻止某个种子点的扩散过程，因此，种子点的扩散方向和距离是无法事先预测。
[0006]此外，种子点的先后顺序对地震层位空间自动追踪结果也有所影响，特别是当断块较多，断距较大时，这种影响更加明显。因此，在某些情况下，保持种子点的先后顺序可以改善层位的追踪效果。
[0007]从理论上来说，由于洪水填充算法既能满足种子点扩散的随机性，又能尊重种子点的先后顺序，基于洪水填充算法的地震层位空间自动追踪是目前最好的实现方法。
[0008]洪水填充(Flood fill)算法，又称种子点填充，是一种在多维空间中确定连通区域的算法，在图像处理中应用非常广泛。洪水填充算法的原理是:从一个种子点出发，采用一定的规则判断种子点周围的像素点是否与种子点一致或类似，以确定该像素点是否属于种子点所在的填充区域。洪水填充算法既可用于区域填充，又可用于边界探测(有时也称为边界填充)，已经成为最重要的图像处理基础技术之一，广泛应用于多个行业，如计算机游戏、人脸识别，GPS (Global Posit1ning System,全球定位系统)导航中的最佳路径选择坐寸ο
[0009]典型的洪水填充有四连通和八连通两种算法。四连通算法是指从图像中某一种子点出发，可通过对种子点的四个方向即上、下、左、右像素点进行判断，以确定是否对目标区域进行扩展。如图1所示，有阴影的圆表示种子点，标有数字的空心圆表示目标点，这四个目标点位于种子点的上部、下部、左部、右部，通过对1、2、3、4四个圆进行判断，以确定是否对目标区域进行扩展。八连通算法与四连通算法类似，可以通过对种子点的上、下、左、右、左上、右上、左下、右下这8个方向上的目标点进行判断，以实现对目标区域的扩展。
[0010]传统的洪水填充算法采用递归算法实现。以四连通算法为例，采用递归算法可使洪水填充算法的实现非常简单:
[0011]如果目标点颜色等于目标颜色，则
[0012]{
[0013](I)将目标点颜色设置为种子点颜色；
[0014](2)递归调用Flood-fill，填充左侧点；
[0015](3)递归调用Flood-fill，填充右侧点；
[0016](4)递归调用Flood-fill，填充上侧点；
[0017](5)递归调用Flood-fill，填充下侧点；
[0018]}
[0019]以递归法实现洪水填充简单易懂，但当填充区域较大时，递归层次增多，由于函数的反复调用会使操作系统堆栈溢出，特别是由于地震数据的数据量常常很大，会使堆栈溢出问题非常严重。其次，递归算法效率较低，多数节点需要被访问四次，递归调用函数时间和空间开销较大。
[0020]在二维图像处理中，扫描线法是一种较好的递归法替代算法。该算法用线方式代替点方式，充分利用了图像相邻像素之间的相关性，考虑到区域在扫描线上的连贯性和相邻扫描线之间的连贯性，进栈时仅选每一条连续未被填充的扫描线与多边形相交区间最左或右边的像素进栈，出栈时填充整个区段，这样栈空间和递归次数都大大减少了。但不幸的是，由于在进行地震层位空间自动追踪时，常常使用多个种子点，且层位追踪与单色区域填充并不一致，因此，扫描线算法无法应用于地震层位空间自动追踪过程中。
[0021]使用队列代替递归算法可避免洪水填充算法的以上问题。队列(Queue)是一种计算机数据结构，是一种“先进先出”的线性表。在具体应用中通常用链表或者数组来实现。队列只允许在后端进行插入操作，在前端进行删除操作。队列的操作方式和堆栈类似，唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加。
[0022]以队列法实现洪水填充算法包含以下步骤:
[0023]构建种子点队列；
[0024]如果种子点队列不为空，则
[0025]{
[0026]将队列头部元素作为种子点；
[0027](I)如果左侧点颜色与种子点颜色不一致，则填充左侧点，并将其加入种子点队列；
[0028](2)如果右侧点颜色与种子点颜色不一致，则填充右侧点，并将其加入种子点队列；
[0029](3)如果上侧点颜色与种子点颜色不一致，则填充上侧点，并将其加入种子点队列；
[0030](4)如果下侧点颜色与种子点颜色不一致，则填充下侧点，并将其加入种子点队列；
[0031]队列前移；
[0032]}
[0033]但以队列法实现洪水填充算法仅仅解决了二维平面型区域填充过程中的堆栈溢出问题，并未给三维空间型区域填充带来内存消耗的显著降低。
【发明内容】
[0034]本发明实施例提供了一种双层洪水填充地震层位空间自动追踪方法及装置，解决了现有技术中对三维地震层位进行空间自动追踪时，内存耗费大的技术问题。
[0035]本发明实施例提供了一种双层洪水填充地震层位空间自动追踪方法，其包括:根据地震工区的大小，将上述地震工区划分成多个区块；将层位值大于零的共中心点作为种子点，根据种子点的坐标值确定种子点所属的区块；对每个包含有种子点的区块，分别以区块中的每个种子点为中心，对种子点周围的共中心点进行地震层位空间自动追踪，并以该区块为中心，确定该区块周围包含种子点的区块。
[0036]在一个实施例中，对每个包含有种子点的区块，分别以区块中的每个种子点为中心，对种子点周围的共中心点进行地震层位空间自动追踪，并以该区块为中心，确定该区块周围包含种子点的区块，包括:将包含有种子点的区块按第一设定顺序放入第一队列中；将每个区块中包含的种子点按第二设定顺序放入与该区块对应的第二队列中；依次从所述第一队列中取出一个区块作为当前区块，依次从与当前区块对应的第二队列中取出一个种子点，以该种子点为中心，对该种子点周围的共中心点进行地震层位空间自动追踪，并以该区块为中心，确定该区块周围包含种子点的区块。
[0037]在一个实施例中，所述第一设定顺序是区块中第一个种子点在地震工区的种子点序列中的先后顺序；所述第二设定顺序为区块中种子点在所述地震工区的种子点序列中从小到大的顺序。
[0038]在一个实施例中，依次从与当前区块对应的第二队列中取出一个种子点，以该种子点为中心，对该种子点周围的共中心点进行地震层位空间自动追踪，包括:将当前区块的范围向四周扩大预设偏移量，并将偏移量范围内的层位值大于零的共中心点作为种子点，放入与所述当前区块对应的第二队列中；依次从与所述当前区块对应的第二队列中取出一个种子点，以该种子点为中心，在扩大所述预设偏移量后的当前区块的范围内，对该种子点周围的共中心点进行地震层位空间自动追踪，并将该种子点从与所述当前区块对应的第二队列中清除，执行此步骤，直到与所述当前区块对应的第二队列为空。
[0039]在一个实施例中，以该种子点为中心，在扩大所述预设偏移量后的当前区块的范围内，对该种子点周围的共中心点进行地震层位空间自动追踪之后，还包括:追踪到的层位值与作为种子点的共中心点的层位值之间的差值在预设范围内的共中心点作为新的种子点，放入与所述当前区块对应的第二队列的队尾。
[0040]在一个实施例中，依次从与所述当前区块对应的第二队列中取出一个种子点，以该种子点为中心，在扩大所述预设偏移量后的当前区块的范围内，对该种子点周围的共中心点进行地震层位空间自动追踪之后，上述方法还包括:将当前区块扩大之前的范围内的地震层位空间自动追踪结果更新到预设层位上。
[0041]在一个实施例中，对种子点周围的共中心点进行地震层位空间自动追踪，包括:以该种子点为中心，在扩大所述预设偏移量后的当前区块的范围内，按照顺时针方向对该种子点的水平左方位