(57)【要約】      （修正有）【課題】反射法地震探査のサイスミックデータを高い圧縮率で圧縮する方法を提供する。【解決手段】反射法地震探査の計測物理モデルを利用し、振動を起こすために震源に関する震源情報と、伝搬空間の特性に関する伝搬空間情報と、受振器の特性に関する受振器情報に基づいて観測信号を予測し、観測信号と予測信号との差分情報を圧縮する。【選択図】図３
2018056847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射法地震探査によって観測したサイスミックデータを圧縮するサイスミックデータ圧縮装置であって、
振動を起こすための震源に関する震源情報と、前記震源からの振動が伝搬する伝搬空間の特性に関する伝搬空間情報と、前記伝搬空間を伝搬した振動を検知して観測信号を出力する受振器の特性に関する受振器情報とを記憶する記憶手段と、
前記震源情報、前記伝搬空間情報及び前記受振器情報に基づいて、観測信号として前記受振器から出力される信号を予測して、予測信号を生成する予測手段と、
前記予測信号と前記受振器が出力した観測信号との差分信号を生成する差分生成手段と、
前記差分信号を圧縮する圧縮手段と、を備えるサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項２】
前記伝搬空間は、地下または海面下である、請求項１記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項３】
所定の出力データを出力する出力手段、をさらに備え、
前記出力データは、前記圧縮手段で圧縮された圧縮データと、少なくとも、前記圧縮データに係る予測信号を生成するために用いた震源情報、伝搬空間情報及び受振器情報のいずれか一つ以上と、を含むことを特徴とする請求項１記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項４】
前記震源情報は、少なくとも、前記震源が出力したエネルギーに関する情報、または震源の位置に関する情報を含み、
前記伝搬空間情報は、少なくとも、前記伝搬空間の信号伝搬の速度構造、密度構造、信号減衰特性及びグリッドパラメータのいずれか一つ以上に関する情報を含み、
前記受信器情報は、少なくとも、前記受信器のセンサタイプ、応答特性、位置、及びサンプリング周期のいずれか一つ以上に関する情報を含む、請求項１記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項５】
前記震源情報は、前記震源が振動を起こすために出力する信号の理論値、または前記受振器によって観測された前記震源からの出力信号に基づく情報である、請求項１記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項６】
前記震源情報及び前記受振器情報を取得する取得手段をさらに備える、請求項１記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項７】
前記伝搬空間情報を取得する取得手段をさらに備え、
前記予測手段は、前記取得手段が取得した伝搬空間情報を用いて予測を行う、請求項１記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項８】
前記予測手段により生成された予測信号と、前記受振器が出力した観測信号とに基づいて、前記伝搬空間の特性を推定し、前記伝搬空間情報を更新する推定手段を、さらに備え、
前記予測手段は、前記推定手段で更新された伝搬空間情報を用いて予測を行う、請求項１記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項９】
前記推定手段は、複数の受振器がそれぞれ観測した複数のトレースデータを含む観測信号と、前記予測手段により生成された前記複数の受振器のそれぞれのトレースデータを含む予測信号と、に基づいて、受振器ごとにトレースデータの差分を求め、求めた差分の二乗の総和が小さくなるように前記伝搬空間情報を更新する、請求項８記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項１０】
前記受振器が出力した観測信号と、前記震源情報と、前記受振器情報とに基づいて、前記伝搬空間情報を推定する推定手段を、さらに備える請求項１記載のサイスミックデータ圧縮装置。
【請求項１１】
反射法地震探査によって観測したサイスミックデータを圧縮するサイスミックデータ圧縮装置が行う方法であって、
前記サイスミックデータ圧縮装置は、
振動を起こすために震源に関する震源情報と、前記震源からの振動が伝搬する伝搬空間の特性に関する伝搬空間情報と、前記伝搬空間を伝搬した振動を検知して観測信号を出力する受振器の特性に関する受振器情報とを記憶する記憶手段を有し、
予測手段が、前記震源情報、前記伝搬空間情報及び前記受振器情報に基づいて、観測信号として前記受振器から出力される信号を予測して、予測信号を生成し、
差分生成手段が、前記予測信号と前記受振器が出力した観測信号との差分信号を生成し、
圧縮手段が前記差分信号を圧縮する、サイスミックデータ圧縮方法。
【請求項１２】
反射法地震探査によって観測したサイスミックデータを圧縮するサイスミックデータ圧縮装置のためのコンピュータプログラムであって、
前記サイスミックデータ圧縮装置は、
振動を起こすために震源に関する震源情報と、前記震源からの振動が伝搬する伝搬空間の特性に関する伝搬空間情報と、前記伝搬空間を伝搬した振動を検知して観測信号を出力する受振器の特性に関する受振器情報とを記憶する記憶手段を有し、
前記コンピュータプログラムが前記サイスミックデータ圧縮装置に実行されると、
前記震源情報、前記伝搬空間情報及び前記受振器情報に基づいて、観測信号として前記受振器から出力される信号を予測して、予測信号を生成し、
前記予測信号と前記受振器が出力した観測信号との差分信号を生成し、
前記差分信号を圧縮する、処理が実行されるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサイスミックデータを高い圧縮率でデータ圧縮する装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
石油、ガス、鉱物などの地下資源を探査する手法として、反射法地震探査がある。反射法地震探査はダイナマイトや起振車を人工震源として人工的な振動を発生させ、地中（または海中及び海底下）を伝搬した振動のうち地下（または海底下）の地層面を反射した振動成分をセンサで受信し、受信した振動データ（以下、サイスミックデータ）を解析することによって地下構造を予測する探査手法である。
【０００３】
地下構造をより高精度に推定するには設置するセンサ数を増やすことが有効である。そのため、反射法地震探査に使用されるセンサ数は１０年で１０倍のペースで増加し続けており、これに伴って探査で取得されるサイスミックデータ量も増大している。２０２０年には１回の探査で取得されるデータ量は数十ペタバイトにのぼると予想されている。その一方で、ハードディスクドライブなどのストレージ装置の容量単価は、その下落速度が極めて鈍化しており、サイスミックデータを蓄積するためのストレージ装置のコスト増大が大きな問題として顕在化しつつある。
【０００４】
この問題を解決する手段として、例えば、特許文献１に記載されているようなデータ圧縮技術がある。特許文献１の技術は、時系列数値データに対し、時間的に過去のサンプル値の情報に基づいて現在のサンプル値を推定する手法を用いており、信号情報の時間的な冗長性を排除することでデータ圧縮を行う技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３５９０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術は、圧縮対象となる観測信号データのみを入力として圧縮処理を行うので、少ない計算量で実現でき、かつ高い汎用性を持つ。一方で、サイスミックデータを特許文献１の技術で圧縮しても高い圧縮率を実現することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施態様に従う、反射法地震探査によって観測したサイスミックデータを圧縮するサイスミックデータ圧縮装置は、振動を起こすために震源に関する震源情報と、前記震源からの振動が伝搬する伝搬空間の特性に関する伝搬空間情報と、前記伝搬空間を伝搬した振動を検知して観測信号を出力する受振器の特性に関する受振器情報とを記憶する記憶手段と、前記震源情報、前記伝搬空間情報及び前記受振器情報に基づいて、観測信号として前記受振器から出力される信号を予測して、予測信号を生成する予測手段と、前記予測信号と前記受振器が出力した観測信号との差分信号を生成する差分生成手段と、前記差分信号を圧縮する圧縮手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によってより高い圧縮率のデータ圧縮を実現でき、サイスミックデータを保持するためのストレージ容量を削減できる。これはデータ保持者のストレージ装置コストや電気代など維持費に関する金銭的負担の削減だけでなく、環境保全にも貢献し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】反射法地震探査の模式図
【図２】汎用性が高いデータ圧縮方式の模式図
【図３】本発明にかかるデータ圧縮方式の模式図
【図４】サイスミックデータ圧縮装置１０の構成例を示す図
【図５】共通補助情報記憶部４２０が有するデータの例を示す図
【図６】情報関連付けテーブル情報５４１が有するデータの例を示す図
【図７】伸長復号処理部４９０の構成例を示す図
【図８】サイスミックデータ圧縮装置１０のデータ圧縮処理動作の例を示すフローチャート
【図９】伸長復号処理部４９０の伸長処理の動作を示すフローチャート
【図１０】サイスミックデータ圧縮装置１０のデータ出力処理動作の例を示すフローチャート
【図１１】結合ビットストリーム情報４８２の構成例を示す図
【図１２】サイスミックデータ圧縮装置２０の構成例を示す図
【図１３】サイスミックデータ圧縮装置２０のデータ圧縮処理動作の例を示すフローチャート図
【図１４】サイスミックデータ圧縮装置３０の構成例を示す図
【図１５】共通補助情報記憶部１２２０が有するデータの例を示す図
【図１６】情報関連付けテーブル情報１２２５が有するデータの例を示す図
【図１７】伸長復号処理部１２９０の構成例を示す図
【図１９】伸長復号処理部１２９０の伸長処理の動作を示すフローチャート
【図１８】サイスミックデータ圧縮装置３０のデータ圧縮処理動作の例を示すフローチャート
【図２０】サイスミックデータ圧縮装置３０のデータ出力処理動作の例を示すフローチャート
【図２１】結合ビットストリーム情報１２８２の構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係るデータ圧縮装置について、図面を参照して説明する。本実施形態に係るデータ圧縮装置は、特に、反射法地震探査によって観測したサイスミックデータの圧縮に好適なサイスミックデータ圧縮装置でよい。
【００１１】
まず、本実施形態に係るデータ圧縮技術の原理を説明する。
【００１２】
図１は、反射法地震探査の説明図である。反射法地震探査の計測システムは、地上または海上に設置された、エネルギーを放出して人工的に振動を起こす人工震源（以下、震源という）と、振動センサを内蔵した受振器とを有する。震源が放出したエネルギーによる振動が伝搬空間（地下または海面下）を伝わると、その振動の一部が地質境界（図１の地質１と地質２の間）で反射して受振器により観測される。
【００１３】
これを信号伝搬に関する物理モデルとして捉えると、受振器の観測信号Ｙは、震源の特性に関する情報を含む震源情報Ｘと、伝搬空間の特性に関する情報を含む伝搬空間情報Ｈと、受振器の特性に関する情報を含む受振器情報Ｒとを用いて、
Ｙ＝ｆ（Ｘ，Ｈ，Ｒ）  ・・・（１）
と表現できる。
【００１４】
この式（１）は、観測信号Ｙが震源情報Ｘ、伝搬空間情報Ｈ及び受振器情報Ｒの関数ｆ（Ｘ，Ｈ，Ｒ）であることを意味する。即ち、震源情報Ｘ、伝搬空間情報Ｈ及び受振器情報Ｒが既知であれば、観測信号Ｙは推定可能である。本実施形態に係るデータ圧縮装置は、震源情報Ｘ、伝搬空間情報Ｈ及び受振器情報Ｒを用いて観測信号Ｙを推定することで、高いデータ圧縮率を実現することが可能である。
【００１５】
図２は、従来技術に係るデータ圧縮装置２００を示す。
【００１６】
データ圧縮装置２００は、予測差分生成部２１０と、符号化処理部２２０とを有している。
【００１７】
予測差分生成部２１０は、観測信号Ｚの推定値Ｚ’を予測し、観測信号Ｚと推定値Ｚ’との差分値（以下、予測信号残差）Ｅを算出する。より具体的には、時刻ｔにおける観測信号Ｚの値をｚ（ｔ）とすると、予測差分生成部２１０は、線形予測フィルタなどを用いて時刻ｔ−１までの観測信号情報に基づいてｚ（ｔ）の推定値ｚ’（ｔ）を算出する。さらに、予測差分生成部２１０は、予測信号残差Ｅを以下の式で算出する。
Ｅ＝ｚ（ｔ）―ｚ’（ｔ）  ・・・（２）。
【００１８】
符号化処理部２２０は、予測差分生成部２１０が算出した予測信号残差Ｅと、使用した線形予測フィルタの係数（予測係数）Ｃとを、ゴロム符号などを適用して圧縮符号化し、ビットストリームＢを得る。ここで、推定値Ｚ’を得る手段としてＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｃｏｓｉｇｎ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いても良い。
【００１９】
以上に述べたように、従来技術では観測信号Ｚに基づいてその推定値Ｚ’を算出し、その差分値を圧縮符号化する。
【００２０】
次に、図３は、本発明に係るデータ圧縮技術を用いたデータ圧縮装置３００の一例を示す。
【００２１】
同図に示すように、データ圧縮装置３００は、主成分予測差分生成部３１０と、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０とを有している。
【００２２】
主成分予測差分生成部３１０は、まず、震源情報Ｘと受振器情報Ｒと伝搬空間情報Ｈを用いて観測信号Ｙの予測信号（主成分信号）Ｙ’を推定する。主成分予測差分生成部３１０は、さらに、観測信号Ｙと予測信号Ｙ’との差分信号をマイナー成分信号Ｍとして出力する。
【００２３】
マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０は、従来技術にかかるデータ圧縮装置２００と同一の構成を有していて良い。すなわち、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０は、予測差分生成部２１０及び符号化処理部２２０を有し、マイナー成分信号Ｍを圧縮符号化してビットストリームＢを得る。
【００２４】
図２に係るデータ圧縮装置２００は、信号振幅値の絶対値が小さいほど高い圧縮率を達成できる特徴がある。このため、本実施形態に係るデータ圧縮装置３００は、主成分予測差分生成部３１０における予測信号Ｙ’の予測精度を高めることにより、観測信号Ｙと予測信号Ｙ’との差分信号であるマイナー成分信号Ｍの信号震幅値の絶対値を小さくすることができ、その結果、高い圧縮率を実現することができる。
【００２５】
以上に述べたように、本実施形態にかかるデータ圧縮技術は、反射法地震探査の震源に関する計測環境情報と、伝搬空間に関する計測環境情報と、受振器に関する計測環境情報とを含む計測物理モデルに関する情報に基づいて観測信号の主成分信号を予測し、観測信号と予測主成分信号との差分情報（マイナー成分信号）を圧縮符号化する。
【００２６】
近年、計算機性能の向上とＦＷＩ（Ｆｕｌｌ ｗａｖｅｆｏｒｍ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）などサイスミックデータ処理技術の向上により、伝搬空間情報Ｈの推定精度が劇的に向上した。
【００２７】
以下、上述したデータ圧縮技術の一態様に係るサイスミックデータ圧縮装置について説明する。以下に説明するいずれの態様のサイスミックデータ圧縮装置とも、例えば、プロセッサ及びメモリ等を有するコンピュータシステムが所定のコンピュータプログラムを実行することにより実現されても良い。
【００２８】
図４は、第１の実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置１０の機能構成の一例を示す。
【００２９】
サイスミックデータ圧縮装置１０は、データ抽出部４１０、共通補助情報記憶部４２０、主成分信号推定部４３０、伝搬空間特性推定部４４０、予測差分生成部４５０、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０、ビットストリーム記憶部４７０、出力制御部４８０、及び伸長復号処理部４９０を有する。
【００３０】
データ抽出部４１０は、受振器が観測した振動データ情報であるサイスミックデータ４０１及び計測環境に関する補助情報であるジオメトリデータ４０２の入力を受け付ける。サイスミックデータ４０１は、例えばＳＥＧ−Ｄと呼ばれるデータフォーマットで上位システムから提供されてもよい。サイスミックデータ４０１には、観測信号が含まれる。ジオメトリデータ４０２は、例えばＳＰＳ（Ｓｈｅｌｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｕｐｐｏｒｔ）と呼ばれるデータフォーマットで上位システムから提供されてもよい。
【００３１】
データ抽出部４１０は、サイスミックデータ４０１から受振器が観測した観測信号を抽出し、観測信号情報４１２として出力する。データ抽出部４１０は、サイスミックデータ４０１及びジオメトリデータ４０２から抽出した共通補助情報４１１を共通補助情報記憶部４２０に格納する。
【００３２】
共通補助情報記憶部４２０は、共通補助情報４１１を格納する記憶部である。共通補助情報記憶部４２０は、ハードディスク、フラッシュメモリあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶デバイスで実現されていて良い。
【００３３】
図５は、共通補助情報記憶部４２０のデータ構造の一例を示す。
【００３４】
共通補助情報記憶部４２０は、データ項目として、震源のパイロット信号情報５１１、震源の発振位置情報５１２、受振器のセンサタイプ情報５２１、受振器の応答特性情報５２２、受振器の設置位置情報５２３、受振器のサンプリング周期情報５２４、伝搬空間の速度構造情報５３１、伝搬空間の密度構造情報５３２、伝搬空間の信号減衰特性情報５３３、伝搬空間のグリッドパラメータ情報５３４、及び情報関連付けテーブル情報５４１を有している。
【００３５】
震源のパイロット信号情報５１１及び震源の発振位置情報５１２は、震源に関する情報である。
【００３６】
震源のパイロット信号情報５１１は、震源が伝搬空間である地下へ向けて、地面において放出したエネルギーの信号に関する情報である。震源のパイロット信号情報５１１が、受振器が観測する信号の起源となる信号の情報である。震源のパイロット信号情報５１１は、データ抽出部４１０によりサイスミックデータ４０１から抽出されても良い。
【００３７】
なお、震源のパイロット信号情報５１１は、震源が出力したエネルギーの物理モデルに基づく理論値でも良いし、震源に取り付けられた振動センサが観測した観測信号値でもよい。
【００３８】
震源の発振位置情報５１２は、震源が地面においてエネルギーを放出した位置を示す情報である。震源の発振位置情報５１２は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）によって得られる緯度及び経度などで特定される絶対位置を示すものでも良いし、受振器の設置位置との相対的な位置を示すものでも良い。震源の発振位置情報５１２は、データ抽出部４１０によりジオメトリデータ４０２から抽出されても良い。
【００３９】
震源のパイロット信号情報５１１及び震源の発振位置情報５１２は、後述する主成分信号推定処理で使用される。
【００４０】
受振器のセンサタイプ情報５２１、受振器の応答特性情報５２２、受振器の設置位置情報５２３及び受振器のサンプリング周期情報５２４は、受振器に関する情報である。
【００４１】
受振器のセンサタイプ情報５２１は、振動信号を観測する振動センサのタイプを示す情報である。センサタイプは、例えば、加速度計、速度計、変位計などがある。受振器のセンサタイプ情報５２１は、データ抽出部４１０によりサイスミックデータ４０１から抽出されても良い。
【００４２】
受振器の応答特性情報５２２は、振動信号を観測する振動センサの応答特性に関する情報である。受振器の応答特性情報５２２には、例えば、受振器の匡体の応答特性に関する情報を含んでいてもよいし、振動センサのゲイン設定値を含んでいても良い。受振器の応答特性情報５２２は、データ抽出部４１０によりサイスミックデータ４０１から抽出されても良い。
【００４３】
受振器の設置位置情報５２３は、地面に設置された複数の受振器のそれぞれの位置情報である。受振器の設置位置情報５２３は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）によって得られる緯度及び経度などで特定される絶対位置を示すものでも良いし、震源の設置位置との相対的な位置を示すものでも良い。受振器の設置位置情報５２３は、データ抽出部４１０によりジオメトリデータ４０２から抽出されても良い。
【００４４】
受振器のサンプリング周期情報５２４は、振動センサが振動信号を観測する周期を示す情報である。受振器のサンプリング周期情報５２４は、データ抽出部４１０によりサイスミックデータ４０１から抽出されても良い。
【００４５】
受振器のセンサタイプ情報５２１、受振器の応答特性情報５２２及び受振器の設置位置情報５２３は、後述する主成分信号推定処理で利用されるデータである。受振器のサンプリング周期情報５２４は、主成分信号推定処理で利用される場合もあるし、利用されない場合もある。
【００４６】
伝搬空間の速度構造情報５３１、伝搬空間の密度構造情報５３２、伝搬空間の信号減衰特性情報５３３及び伝搬空間のグリッドパラメータ情報５３４は、伝搬空間に関する情報である。
【００４７】
伝搬空間の速度構造情報５３１は、Ｐ波とＳ波が伝搬空間中を伝わる速度の分布に関する情報である。
【００４８】
伝搬空間の密度構造情報５３２は、伝搬空間中の媒質の密度分布に関する情報である。
【００４９】
伝搬空間の速度構造情報５３１及び伝搬空間の密度構造情報５３２は、例えば、伝搬空間の音響インピーダンス情報として与えられていてもよい。
【００５０】
伝搬空間の信号減衰特性情報５３３は、伝搬空間中を振動エネルギーが通過する際の吸収や散乱に伴うエネルギー減衰特性分布に関する情報である。
【００５１】
伝搬空間のグリッドパラメータ情報５３４は、主成分信号推定部４３０で行う処理のパラメータであり、有限要素法など計算処理手法を適用する際の伝搬空間の分割サイズやタイムステップの大きさに関する情報である。
【００５２】
情報関連付けテーブル５４１は、観測信号とその観測信号を観測したときの観測条件（震源情報、受振器情報、伝搬空間情報）とを関連づけるテーブルである。
【００５３】
図６は、情報関連付けテーブル５４１の一例を示す。
【００５４】
情報関連付けテーブル５４１は、データ項目として、観測信号ＩＤ６０１と、震源情報ＩＤ６０２と、受振器特性ＩＤ６０３と、受振器位置６０４と、伝搬空間情報ＩＤ６０５とを有する。
【００５５】
観測信号ＩＤ６０１は、観測信号データの所定単位毎に割り当てられる識別番号である。本実施形態では、トレースと呼ばれる単位ごとに観測信号ＩＤ６０１が割り当てられている。トレース（あるいはトレースデータ）とは、震源がエネルギーを出力（発振）した時刻を基準（ゼロ）として、その基準時刻から所定時間受振器で振動を観測して得られた、時系列の観測信号データである。例えば、受振器を1００万個設置した反射法地震探査の場合、震源が1回発振すると１００万個のトレースが得られ、そのトレース毎に観測信号ＩＤ６０１が割り振られるようにしてもよい。
【００５６】
情報関連付けテーブル５４１は、トレースデータごとに、それぞれのトレースデータを取得したときの震源、受振器及び伝搬空間の特性を示す。
【００５７】
震源情報ＩＤ６０２は、震源の発振に対して割り当てられる識別情報である。同一の震源が複数回発振したときは、各発振に対してそれぞれ異なる震源情報ＩＤ６０２が割り当てられる。震源のパイロット信号情報５１１と震源の発振位置情報５１２とは、震源情報ＩＤ６０２により対応付けられる。図６の例では、観測信号ＩＤ６０１が“００１”、“００２”及び“００３”のデータは、同一の震源情報ＩＤ６０２が割り当てられている。つまり、これらのデータは同じ発振によって得られたトレースデータある。一方で、観測信号ＩＤ６０１が“００１”のデータと“００５”のデータは、震源情報ＩＤ６０２が異なるので互いに異なる発振によって得られたトレースデータであることが分かる。
【００５８】
受振器特性ＩＤ６０３は、受振器のセンサタイプ情報５２１と受振器の応答特性情報５２２と受振器のサンプリング周期情報５２４との組み合わせで定まる受振器の特性を示す識別番号である。図６の例では、２種類の異なる特性を持つ受振器が使用されたことが分かる。
【００５９】
受振器位置６０４は、受振器の設置位置情報５２３を識別する識別番号であり、受振器ごとに割り当てられる。図６の例では観測信号ＩＤ６０１が“００１”と“００５”のトレースデータは、同一の受振器特性ＩＤ６０３及び受振器位置６０４を有するので、同一の受振器によって観測された信号であることが分かる。
【００６０】
伝搬空間情報ＩＤ６０５は、伝搬空間の速度構造情報５３１と、伝搬空間の密度構造情報５３２と、伝搬空間の信号減衰特性情報５３３と、伝搬空間のグリッドパラメータ情報５３４との組み合わせで定まる伝搬空間モデルを示す識別番号である。図６に示す各トレースデータは同一の伝搬空間モデルに関連付けられていることがわかる。
【００６１】
図４に戻ると、主成分信号推定部４３０は弾性波の伝搬シミュレーションを行って予測主成分信号情報４３１を得る。
【００６２】
例えば、主成分信号推定部４３０は、補助情報４２１と伝搬空間情報４４１とを入力として受け付ける。主成分信号推定部４３０は、これらの入力に基づいて受振器から出力される観測信号を予測して、予測主成分信号情報４３１としてを生成し、出力する。補助情報４２１は、共通補助情報記憶部４２０に格納された震源と受振器に関する情報でよい。伝搬空間情報４４１は、伝搬空間特性推定部４４０により推定された伝搬空間に関する情報であり、例えば、伝搬空間の速度構造情報５３１、伝搬空間の密度構造情報５３２、伝搬空間の信号減衰特性情報５３３及び伝搬空間のグリッドパラメータ情報５３４でよい。
【００６３】
主成分信号推定部４３０による主成分信号推定処理は、震源のパイロット信号情報５１１を入力エネルギーとして、弾性波の波動方程式に基づくＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ−Ｄｅｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ）法あるいはＦＤＦＤ（Ｆｉｎｉｔｅ−Ｄｅｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｍａｉｎ）法によって弾性波の伝搬をシミュレーションする。これにより、主成分信号推定部４３０は、ことで、設置された複数の受振器について、各受振器が観測する振動の信号を推定し、予測主成分信号情報４３１を得る処理で良い。ＦＤＴＤあるいはＦＤＦＤを用いた、周知のシミュレーションソフトウェアを用いて主成分信号推定処理を行うこともできる。
【００６４】
伝搬空間特性推定部４４０は、予測主成分信号情報４３１及び観測信号情報４１２に基づいて、伝搬空間情報を推定する。伝搬空間特性推定部４４０は、予測主成分信号情報４３１と観測信号情報４１２とのトレースデータ毎の差分がより小さくなるように、主成分信号推定部４３０が予測を行う際に用いた伝搬空間情報４４１を更新することで、新たな伝搬空間情報４４１を推定してもよい。例えば、伝搬空間特性推定部４４０は、最小二乗法などを用いて観測信号情報４１２と予測主成分信号情報４３１の差分二乗和が小さくなるように１つ前の処理で得られた伝搬空間特性を修正してもよい。例えば、複数の受振器がそれぞれ観測した複数のトレースデータと、４３０が受振器ごとに予測したトレースデータとの各差分の二乗和（総和）が小さくなるように伝搬空間特性を更新してもよい。
【００６５】
伝搬空間特性推定部４４０は、新たに推定した伝搬空間情報４４１を出力する。主成分信号推定部４３０は、伝搬空間特性推定部４４０が出力したにより更新された伝搬空間情報４４１を用いて、さらに新たな推定を行うようにしても良い。
【００６６】
なお、伝搬空間情報４４１の初期値は、上位システムから与えられた伝搬空間特性の初期値情報４０３でよい。また、伝搬空間特性の初期値情報４０３には伝搬空間のグリッドパラメータ情報５３４が含まれていてもよい。
【００６７】
予測差分生成部４５０は、観測信号情報４１２と予測主成分信号情報４３１とのトレースデータ毎の差分の信号を算出する。ここで算出された差分の信号は、観測信号の主要部分が差し引かれたマイナー信号である。予測差分生成部４５０は、このマイナー信号をマイナー成分信号情報４５１として出力する。
【００６８】
マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０は、マイナー成分信号情報４５１を圧縮してビットストリーム情報３２１を生成する。マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０の構成及び処理は、上述の通りである。
【００６９】
ビットストリーム記憶部４７０は、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０から得られたビットストリーム情報３２１を格納する。ビットストリーム記憶部４７０は、ハードディスク、フラッシュメモリあるいはＤＲＡＭでよい。
【００７０】
出力制御部４８０は、所定の出力形式のデータ出力を制御する。例えば、出力制御部４８０は、上位システムからの出力制御情報４０４に基づいて、データの出力形式を４７０に記憶されているビットストリーム情報３２１のままとするか、伸長復号処理部４９０に伸長させるかを選択しても良い。出力先は、上位システムでも良いし、所定の外部記憶媒体でも良い。
【００７１】
伸長復号処理部４９０は、圧縮符号化された観測信号情報（即ち、ビットストリーム記憶部４７０に記憶されたビットストリーム情報）を伸長復号し、観測信号情報４９１を得る。
【００７２】
図７は、伸長復号処理部４９０の構成の一例を示す。
【００７３】
同図に示すように、伸長復号処理部４９０は、共通補助情報記憶部９１０、復号処理部９２０、マイナー成分信号生成部９３０、主成分信号推定部４３０及び予測差分合成部９５０を有する。
【００７４】
共通補助情報記憶部９１０は共通補助情報記憶部４２０と同じ構成を有する。共通補助情報記憶部９１０には、出力制御部４８０から送られたデータセット４８１に含まれる震源情報、伝搬空間情報、受振器情報、情報関連付けテーブル情報を含む共通補助情報９０１が格納される。
【００７５】
復号処理部９２０は、データセット４８１に含まれるビットストリーム情報４７１を含むビットストリーム情報９０２を復号して、信号予測残差情報及び予測係数情報を含む復号中間情報９２１を生成する。復号処理部９２０は、さらに、ビットストリーム情報９０２に含まれる観測信号ＩＤ情報９２２を抽出して、共通補助情報記憶部９１０に保存する。復号処理部９２０は、例えばゴロム符号デコーダで構成されてもよい。
【００７６】
マイナー成分信号生成部９３０は、復号中間情報９２１に含まれる予測係数情報Ｃから予測信号を生成し、信号予測残差情報と足し合わせることでマイナー成分信号情報９３１を生成する。
【００７７】
主成分信号推定部４３０は、共通補助情報記憶部９１０から取得した共通補助情報９１１に基づいて主成分信号を推定し、予測主成分信号情報９４１を出力する。
【００７８】
予測差分合成部９５０は、マイナー成分信号情報９３１と予測主成分信号情報９４１を足し合わせ、復号された観測信号情報４９１を生成する。
【００７９】
次に、図８を用いてサイスミックデータ圧縮装置１０によるデータ圧縮処理の動作を説明する。
【００８０】
まず、ステップＳ７０１として、データ抽出部４１０が、サイスミックデータ４０１及びジオメトリデータ４０２に基づいて、共通補助情報４１１及び観測信号情報４１２を抽出する。共通補助情報４１１は、共通補助情報記憶部４２０に保存される。データ抽出部４１０は、さらに、観測信号情報４１２とその信号が観測されたときの条件とを関連付ける情報関連付けテーブル情報５４１を作成して共通補助情報記憶部４２０に保存する。
【００８１】
次に、ステップＳ７０２として、主成分信号推定部４３０が、補助情報４２１及び伝搬空間特性推定部４４０により推定された伝搬空間情報４４１に基づいて主成分信号推定処理を行う。ここで、補助情報４２１は、伝搬空間情報以外の補助情報を含む。
【００８２】
次にステップＳ７１０として、主成分信号推定処理（ステップＳ７０２）及び伝搬空間特性推定処理（ステップＳ７１１）の繰り返し処理が終了条件を満たすかの判定が行われる。終了条件が満たされていないときは、ステップＳ７１１へ移行する。終了条件が満たされると、ステップＳ７１２へ移行する。
【００８３】
ここで、終了条件としては、例えば、ステップＳ７０２とステップＳ７１１を所定回数繰り返したこと、あるいは繰り返し処理ごとに減少する観測信号情報４１２と予測主成分信号情報４３１の差分絶対値和について、その減少量あるいは減少率が所定値以下であること、などでよい。
【００８４】
ここで、ステップＳ７０２とステップＳ７１１から成る繰り返し処理はＦＷＩと呼ばれるサイスミック処理の中核技術であり、いくつかの商用ソフトウェアが利用可能である。
【００８５】
ステップＳ７１１では、伝搬空間特性推定部４４０が伝搬空間情報４４１を推定する。伝搬空間特性推定部４４０は、例えば、観測信号情報４１２、予測主成分信号情報４３１及び予測主成分信号情報４３１の算出に用いた伝搬空間情報４４１に基づいて、新たに推定してもよい。
【００８６】
ステップＳ７１０で終了条件を満たしていれば、ステップＳ７１２の伝搬空間特性登録処理へ移行する。
【００８７】
ステップＳ７１２では、伝搬空間特性推定部４４０がステップＳ７０２で主成分信号推定に用いた伝搬空間情報４４１を共通補助情報記憶部４２０へ格納する。さらに、伝搬空間特性推定部４４０が主成分信号推定部４３０に含まれる情報関連付けテーブル５４１において、伝搬空間情報４４１に対応する伝搬空間情報ＩＤ６０５を更新する。
【００８８】
次にステップＳ７１３として、予測差分生成部４５０が観測信号情報４１２と予測主成分信号情報４３１とのトレースデータ毎の差分値を算出し、マイナー成分信号情報４５１を生成する。
【００８９】
その後、ステップＳ７１４として、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０がマイナー成分信号情報４５１をトレース毎に圧縮符号化して、ビットストリーム情報３２１を生成する。ここで得られたビットストリーム情報３２１は、同一の震源情報ＩＤを有するトレースセット毎にビットストリーム記憶部４７０に格納される。
【００９０】
以上が、サイスミックデータ圧縮装置１０の圧縮処理動作の一例である。共通補助情報記憶部４２０に保存された情報は、観測信号情報４１２の複数のトレースに共通する情報である。さらに、共通補助情報記憶部４２０に保存された情報のデータ量は元の観測信号情報４１２と比較するとはるかに小さい。マイナー成分信号は、観測信号情報４１２と予測主成分信号情報４３１との差分であるため、その信号振幅値の絶対値は観測信号情報４１２よりもはるかに小さい。従って、サイスミックデータ圧縮装置１０は、観測信号情報４１２を高い圧縮率で圧縮符号化することができる。
【００９１】
次に、図９を用いて伸長復号処理部４９０の伸長処理の動作について説明する。
【００９２】
ステップＳ９５１では、伸長復号処理部４９０が取得したデータセット４８１に含まれる共通補助情報９０１が共通補助情報記憶部９１０に格納される。
【００９３】
次に、ステップＳ９５２では、復号処理部９２０はビットストリーム情報９０２に基づいてトレース単位で復号処理を行う。ビットストリーム情報９０２は、同一の震源情報ＩＤを有するトレースセット毎に復号処理部９２０へ入力される。復号処理部９２０は、トレース単位に復号中間情報９２１を生成する。復号中間情報９２１が生成されるごとに、処理をしたトレースの観測信号ＩＤ情報９２２が共通補助情報記憶部９１０へ格納される。
【００９４】
ステップＳ９５３では、マイナー成分信号生成部９３０が復号中間情報９２１に基づいて復号を行い、マイナー成分信号情報９３１を生成する。
【００９５】
ステップＳ９５４では、共通補助情報記憶部９１０は、観測信号ＩＤ情報９２２に基づいて共通補助情報を抽出する処理を行う。例えば、共通補助情報記憶部９１０は、観測信号ＩＤ情報９２２を受けけると、情報関連付けテーブル情報５４１を参照し、その受け付けた観測信号ＩＤ情報９２２に対応した震源、伝搬空間、受振器に関する共通補助情報９１１を抽出し、主成分信号推定部４３０へ出力する。
【００９６】
ステップＳ９５５では、主成分信号推定部４３０は、共通補助情報記憶部４２０から取得した共通補助情報９１１に基づいて予測主成分信号情報９４１を生成し、予測差分合成部９５０へ出力する。
【００９７】
ステップＳ９５６では、予測差分合成部９５０は、予測主成分信号情報９４１とマイナー成分信号生成部９３０で生成されたマイナー成分信号情報９３１を足し合わせて観測信号情報４９１を生成し、出力する。
【００９８】
これにより、圧縮符号化された観測信号の復号及び伸長がされ、観測信号が再生される。
【００９９】
次に、図１０を用いて、サイスミックデータ圧縮装置１０のデータ出力処理の動作を説明する。
【０１００】
まず、ステップＳ８０１として、出力制御部４８０が上位システムから出力制御情報４０４を受け付ける出力制御情報受付処理を行う。出力制御情報４０４には、読み出したいデータの識別情報及び出力形式を含んでも良く、例えば、震源情報ＩＤを含んでも良い。
【０１０１】
次に、ステップＳ８０２として、出力制御部４８０が出力制御情報４０４に基づいて出力対象となるデータを共通補助情報記憶部４２０及びビットストリーム記憶部４７０から読み出す。例えば、共通補助情報記憶部４２０から読み出される共通補助情報４２２、及びビットストリーム記憶部４７０から読み出されるビットストリーム情報４７１は、出力制御情報４０４に含まれる震源情報ＩＤに関するもので良い。
【０１０２】
ステップＳ８１０では、出力制御部４８０が、出力制御情報４０４において指定されている出力形式を判定する。
【０１０３】
出力制御情報４０４において指定された出力形式が外部書き出しでない場合は、ステップＳ８１１へ移行する。すなわち、ステップＳ８１１では、伸長復号処理部４９０が、共通補助情報４２２とビットストリーム情報４７１を含むデータセット４８１を出力制御部４８０から取得し、観測信号情報の伸長復号処理を行う。そして、伸長復号処理部４９０は復号、伸長された観測信号情報を出力する。
【０１０４】
出力制御情報４０４において指定された出力形式が外部書き出しであれば、ステップＳ８１２へ移行する。すなわち、ステップＳ８１２では、出力制御部４８０が共通補助情報４２２とビットストリーム情報４７１を結合して結合ビットストリーム情報４８２を生成し、これを外部記憶媒体へ書き込む。
【０１０５】
図１１は、結合ビットストリーム情報４８２の構成の一例を示す。
【０１０６】
結合ビットストリーム情報４８２は、伝搬空間情報１００１、震源情報１００２、受振器情報１００３、情報関連付けテーブル情報１００４及び一以上のビットストリーム１００５を有する。
【０１０７】
伝搬空間情報１００１は、伝搬空間に関する共通補助情報である。伝搬空間情報１００１は、例えば、伝搬空間の速度構造情報５３１、伝搬空間の密度構造情報５３２、伝搬空間の信号減衰特性情報５３３及び伝搬空間のグリッドパラメータ情報５３４を含む。
【０１０８】
震源情報１００２は、震源に関する共通補助情報である。震源情報１００２は、例えば、震源のパイロット信号情報５１１及び震源の発振位置情報５１２を含む。
【０１０９】
受振器情報１００３は、受振器に関する共通補助情報である。受振器情報１００３は、例えば、受振器のセンサタイプ情報５２１、受振器の応答特性情報５２２、受振器の設置位置情報５２３、受振器のサンプリング周期情報５２４を含む。
【０１１０】
情報関連付けテーブル情報１００４は、情報関連付けテーブル情報５４１を含む共通補助情報である。
【０１１１】
ビットストリーム１００５は、同一の震源情報ＩＤを有するトレースセットに関するビットストリームである。ビットストリーム１００５は、例えば、震源情報ＩＤ１０１１、観測信号ＩＤ１０１２及びトレースビットストリーム１０１３を含む。ビットストリーム１００５は、一つの震源情報ＩＤ１０１１に対して複数の観測信号ＩＤ１０１２及びトレースビットストリーム１０１３を含んでもよい。
【０１１２】
震源情報ＩＤ１０１１は、震源情報ＩＤ６０２と等価の情報でよい。
【０１１３】
観測信号ＩＤ１０１２は、観測信号ＩＤ６０１と等価の情報でよい。
【０１１４】
トレースビットストリーム１０１３は、トレース単位のビットストリーム情報４７１（つまり、圧縮後の観測信号情報）でよい。
【０１１５】
これにより、結合ビットストリーム情報４８２に含まれる情報から観測信号を復元することができる。
【０１１６】
本実施形態によれば、反射法地震探査の特性を利用することで、高い圧縮率でデータ圧縮をすることができる。
【０１１７】
次に、第２の実施形態に係るデータ圧縮装置について説明する。以下の説明においては、第１の実施形態と同一の構成または機能については同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
【０１１８】
地下構造を推定するサイスミックデータ処理を行うと、その処理過程で伝搬空間情報が得られる。本実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置２０は、伝搬空間情報の推定を行わず、サイスミックデータ処理装置で得られた伝搬空間情報を取得して、サイスミックデータを圧縮する。
【０１１９】
図１２は、第２の実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置２０の構成の一例を示す。
【０１２０】
サイスミックデータ圧縮装置２０は、同図に示すように、データ抽出部４１０、共通補助情報記憶部４２０、主成分信号推定部４３０、予測差分生成部４５０、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０、ビットストリーム記憶部４７０、出力制御部４８０及び伸長復号処理部４９０を有する。
【０１２１】
第１の実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置１０との違いは、サイスミックデータ圧縮装置２０は伝搬空間に関する伝搬空間情報１１１１を、サイスミックデータ処理装置１１１０から得る点である。その他の構成要素はサイスミックデータ圧縮装置１０と同一である。
【０１２２】
次に、図１３を用いて、サイスミックデータ圧縮装置２０の圧縮処理の動作を説明する。
【０１２３】
まず、ステップＳ７０１として、データ抽出部４１０が、サイスミックデータ４０１及びジオメトリデータ４０２に基づいて、共通補助情報４１１及び観測信号情報４１２を抽出する。
【０１２４】
次に、ステップＳ１２０１として、サイスミックデータ圧縮装置２０がサイスミックデータ処理装置１１１０から伝搬空間情報１１１１を取得して共通補助情報記憶部４２０に格納するとともに、共通補助情報記憶部４２０の情報関連付けテーブル情報５４１の伝搬空間情報ＩＤ６０５の項目を更新する。
【０１２５】
その後、ステップＳ７０２として、主成分信号推定部４３０が、補助情報４２１を用いて予測主成分信号情報４３１を生成する。
【０１２６】
次にステップＳ７１３として、予測差分生成部４５０が観測信号情報４１２と予測主成分信号情報４３１とのトレースデータ毎の差分値を算出し、マイナー成分信号情報４５１を生成する。
【０１２７】
さらに、ステップＳ７１４として、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０がマイナー成分信号情報４５１を圧縮符号化してビットストリーム情報３２１を生成し、これをビットストリーム記憶部４７０に格納する。
【０１２８】
サイスミックデータ圧縮装置２０のデータ出力処理動作はサイスミックデータ圧縮装置１０と同一であるため、その説明は省略する。
【０１２９】
本実施形態のサイスミックデータ圧縮装置２０によれば、外部のサイスミックデータ処理装置の結果を利用してサイスミックデータを高速に圧縮することができる。
【０１３０】
次に、第３の実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置３０について説明する。以下の説明では、第１及び第２の実施形態と同一の構成または機能については同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
【０１３１】
本実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置３０は、比較的小規模の計算機設備を用いて、少ない計算量で高効率にデータ圧縮できる。そのため、本実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置３０をサイスミックデータの探査現場に持ち込んでデータを圧縮することも可能である。
【０１３２】
図１４は、第３の実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置３０の構成の一例を示す。
【０１３３】
本実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置３０は、データ抽出部１２１０、共通補助情報記憶部１２２０、伝搬空間特性推定部１２４０、主成分信号推定部１２５０、予測差分生成部４５０、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０、符号化処理部１２６０、結合処理部１２７０、ビットストリーム記憶部４７０、出力制御部１２８０及び伸長復号処理部１２９０を有する。
【０１３４】
データ抽出部１２１０は、受振器が観測した振動データであるサイスミックデータ４０１及び計測環境に関する補助情報であるジオメトリデータ４０２を受け付ける。データ抽出部１２１０は、入力を受け付けた情報から、震源情報と受振器情報を含む共通補助情報１２１１と観測信号情報４１２とを抽出する。
【０１３５】
共通補助情報記憶部１２２０は、共通補助情報１２１１を格納する記憶部である。共通補助情報記憶部１２２０は、ハードディスク、フラッシュメモリあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶デバイスで実現されていて良い。
【０１３６】
図１５は、共通補助情報記憶部１２２０のデータ構造の一例を示す。
【０１３７】
共通補助情報記憶部１２２０は、データ項目として、震源のパイロット信号情報５１１、受振器のセンサタイプ情報５２１、受振器の応答特性情報５２２及び情報関連付けテーブル情報１２２５を有している。
【０１３８】
ここで、震源が起振車ではなくダイナマイトである場合、震源のパイロット信号情報５１１は内部パラメータとして与えられてもよいし、あるいは観測信号情報４１２に基づいてサイスミックデータ圧縮装置３０の内部で生成されてもよい。
【０１３９】
情報関連付けテーブル情報１２２５は、観測信号とその観測信号を観測したときの観測条件（震源情報、受振器情報）とを関連づけるテーブルである。
【０１４０】
図１６は、情報関連付けテーブル情報１２２５の一例を示す。
【０１４１】
情報関連付けテーブル情報１２２５は、データ項目として、観測信号ＩＤ６０１と、震源情報ＩＤ６０２と、受振器特性ＩＤ６０３とを有する。各ＩＤ情報６０１〜６０３については既に説明済みであるため、説明を省略する。
【０１４２】
伝搬空間特性推定部１２４０は、震源のパイロット信号情報５１１、受振器のセンサタイプ情報５２１、受振器の応答特性情報５２２及び情報関連付けテーブル情報１２２５を含む補助情報１２２１と、観測信号情報４１２とを入力として受け付ける。伝搬空間特性推定部１２４０は、これらの入力に基づいて伝搬空間特性を推定する。伝搬空間特性推定部１２４０は処理過程で得られる修正震源信号情報と受振器の応答特性情報５２２を含む補助情報１２４１と、得られた伝搬空間情報１２４２を出力する。
【０１４３】
例えば、伝搬空間特性推定部１２４０は、情報関連付けテーブル情報１２２５を読み込み、トレース単位で読み込んだ観測信号情報４１２の観測信号ＩＤに対応する震源情報と受振器情報を特定し、次の関係式を満たす伝搬空間情報Ｈを算出してもよい。
ｙ＝ｈ＊ｒ＊ｘ  ・・・（３）。
【０１４４】
ここで、ｙはトレース単位の観測信号データ列であり、観測信号情報４１２によって与えられる。ｒは受振器の応答特性に関する係数列であり、受振器の応答特性情報５２２によって与えられる。ｘは震源のパイロット信号に関するデータ列（修正震源信号情報とも表現できる）であり、震源のパイロット信号情報５１１と受振器のセンサタイプ情報５２１によって与えられる。これは受振器のセンサタイプが速度計の場合と加速度計の場合で、ｘの値が変化するためである。＊は畳み込み演算子である。
【０１４５】
ｙ、ｒ、ｘは既知の値であり、ｈのみが未知の値であるため、最小二乗法などの技法によって伝搬空間情報Ｈを推定することができる。この処理はデコンボリューションとも呼ばれる。さらに得られた伝搬空間情報Ｈを適当な値Ａで量子化し、伝搬空間情報Ｈ’を得て、これと量子化に使用した値Ａをセットにして伝搬空間情報１２４２として出力してもよい。
【０１４６】
伝搬空間特性推定部１２４０が行う処理は簡易的な推定処理であり、ここで求めた伝搬空間情報Ｈはノイズを多く含む。そのため、この量子化処理よって伝搬空間情報Ｈの主成分を残しつつ、後段のデータ圧縮適用時にデータ量を大幅に削減することが可能なデータ形式に伝搬空間情報Ｈを変換することができる。
【０１４７】
なお、適当な値Ａは、例えば、伝搬空間情報Ｈの係数列のうち絶対値が最も大きい値を所定値（たとえば１２８）で割った値であってもよい。
【０１４８】
主成分信号推定部１２５０は、補助情報１２４１と伝搬空間情報１２４２とを入力として受け付ける。主成分信号推定部１２５０は、これらの入力に基づいて予測主成分信号情報１２５１を生成し、出力する。例えば、主成分信号推定部１２５０は次の関係式を満たす予測主成分信号ｙ’を算出してもよい。
ｙ’＝ｈ’＊ｒ＊ｘ  ・・・（４）
【０１４９】
ここで、伝搬空間情報Ｈ’は、伝搬空間情報１２４２から得られる。受振器の応答特性に関する係数列ｒ及び震源のパイロット信号に関するデータ列ｘは補助情報１２４１から得られる。＊は畳み込み演算子である。主成分信号推定部１２５０は、得られた予測主成分信号ｙ’を予測主成分信号情報１２５１として出力する。
【０１５０】
符号化処理部１２６０は、ゴロム符号などによって伝搬空間情報１２４２を圧縮符号化し、伝搬空間情報のビットストリーム情報１２６１を出力する。
【０１５１】
結合処理部１２７０は、伝搬空間情報のビットストリーム情報１２６１とマイナー成分信号のビットストリーム情報３２１とを結合し、結合ビットストリーム情報１２７１を生成し、出力する。
【０１５２】
出力制御部１２８０は、所定の出力形式のデータ出力を制御する。例えば、出力制御部１２８０は、上位システムから送られた出力制御情報４０４に基づいて、外部記憶媒体に結合ビットストリーム情報１２８２を書き出すか、または伸長復号処理部１２９０を介して上位システムへ観測信号情報１２９１を出力するかを選択する。出力先は上位システムでも良いし、所定の外部記憶媒体でも良い。
【０１５３】
伸長復号処理部１２９０は、データセット１２８１に含まれるビットストリーム情報４７１を伸長復号し、観測信号情報１２９１を得る。
【０１５４】
図１７は、伸長復号処理部１２９０の構成の一例を示す。
【０１５５】
伸長復号処理部１２９０は、共通補助情報記憶部１８１０、復号処理部１８２０、マイナー成分信号生成部９３０、主成分信号推定部１８４０及び予測差分合成部９５０を有している。
【０１５６】
共通補助情報記憶部１８１０は、出力制御部１２８０から送られた共通補助情報１２２２とビットストリーム情報４７１を含むデータセット１２８１のうち、震源、受振器、情報関連付けテーブル情報を含む共通補助情報１８０１を格納する。共通補助情報記憶部１８１０は共通補助情報記憶部１２２０と同じ構造を有していても良い。
【０１５７】
復号処理部１８２０は、データセット１２８１のうちビットストリーム情報４７１を含むビットストリーム情報１８０２を復号して、信号予測残差情報及び予測係数情報を含む復号中間情報１８２１と伝搬空間情報１８２３とを出力する。復号処理部１８２０は、さらに、ビットストリーム情報１８０２に含まれる観測信号ＩＤ情報１８２２を抽出する。復号処理部１８２０は、例えばゴロム符号デコーダで構成されてもよい。
【０１５８】
その他の構成要素は既に説明済みであるため、その説明を省略する。
【０１５９】
次に、図１８を用いて、サイスミックデータ圧縮装置３０のデータ圧縮処理の動作について説明する。
【０１６０】
まず、ステップＳ１６０１として、データ抽出部１２１０が、サイスミックデータ４０１及びジオメトリデータ４０２に基づいて、観測信号情報４１２を抽出して出力する。データ抽出部１２１０は、さらに、観測信号情報４１２とその信号が観測されたときの条件とを関連付ける情報関連付けテーブル情報１２２５を生成して、共通補助情報記憶部１２２０に保存する。
【０１６１】
次に、ステップＳ１６０２として、伝搬空間特性推定部１２４０が伝搬空間特性推定処理を行う。
【０１６２】
次に、ステップＳ１６０３として、主成分信号推定部１２５０が主成分信号推定処理を行う。
【０１６３】
次に、ステップＳ７１３として、予測差分生成部４５０が観測信号情報４１２と予測主成分信号情報４３１とのトレースデータ毎の差分値を算出し、マイナー成分信号情報４５１を生成する。
【０１６４】
その後、ステップＳ７１４として、マイナー成分データ圧縮符号化処理部３２０がマイナー成分信号情報４５１をトレース毎に圧縮符号化して、ビットストリーム情報３２１を生成する。
【０１６５】
次に、ステップＳ１６０６として、符号化処理部１２６０が伝搬空間情報１２４２を圧縮符号化し、ビットストリーム情報１２６１を生成する。ここでは量子化された伝搬空間情報１２４２が、例えばゴロム符号を用いて圧縮符号化される。
【０１６６】
最後に、ステップＳ１６０７として、結合処理部１２７０はビットストリーム情報３２１とビットストリーム情報１２６１を結合し、得られた結合ビットストリーム情報１２７１をビットストリーム記憶部４７０へ格納する。
【０１６７】
これにより、少ない計算量でサイスミックデータの圧縮処理を行うことができる。
【０１６８】
次に、図１９を用いて、伸長復号処理部１２９０の伸長処理の動作について説明する。
【０１６９】
ステップＳ１７５１では、伸長復号処理部１２９０が取得したデータセット４８１に含まれる共通補助情報１８０１が共通補助情報記憶部１８１０に格納される。
【０１７０】
次に、ステップＳ１７５２では、復号処理部１８２０はビットストリーム情報１８０２に基づいてトレース単位で復号処理を行う。ビットストリーム情報１８０２は、同一の震源情報ＩＤを有するトレースセット毎に復号処理部１８２０へ入力される。復号処理部１８２０は、トレース単位に復号中間情報１８２１を生成する。復号中間情報１８２１が生成されるごとに、処理をしたトレースの観測信号ＩＤ情報１８２２が共通補助情報記憶部１８１０へ格納される。
【０１７１】
ステップＳ９５３では、マイナー成分信号生成部９３０が復号中間情報１８２１に基づいてマイナー成分信号情報９３１を生成する。
【０１７２】
ステップＳ１７５４では、共通補助情報記憶部１８１０は、観測信号ＩＤ情報１８２２を受けけると、情報関連付けテーブル情報１２２５を参照し、その受け付けた観測信号ＩＤ情報１８２２に対応した震源、受振器に関する共通補助情報１８１１を抽出し、主成分信号推定部１２５０へ出力する。
【０１７３】
ステップＳ１７５５では、主成分信号推定部１２５０は、共通補助情報１８１１及び伝搬空間情報１８２３に基づいて予測主成分信号情報１８４１を生成し、予測差分合成部９５０へ出力する。
【０１７４】
ステップＳ１７５６では、予測差分合成部９５０は、予測主成分信号情報１８４１とマイナー成分信号生成部９３０で生成されたマイナー成分信号情報９３１を足し合わせて観測信号９５１を生成し、出力する。
【０１７５】
次に、図２０を用いて、サイスミックデータ圧縮装置３０のデータ出力処理の動作について説明する。
【０１７６】
まず、ステップＳ８０１として、出力制御部１２８０が上位システムから出力制御情報４０４を受け付ける出力制御情報受付処理を行う。
【０１７７】
次に、ステップＳ１７０１として、出力制御部１２８０が出力制御情報４０４に基づいて出力対象となるデータを共通補助情報記憶部１８１０及びビットストリーム記憶部４７０から読み出す。例えば、共通補助情報記憶部１８１０から読み出される共通補助情報１２２２及びビットストリーム記憶部４７０から読み出されるビットストリーム情報４７１は、出力制御情報４０４に含まれる震源情報ＩＤに関するもので良い。
【０１７８】
ステップＳ８１０では、出力制御部１２８０が出力制御情報４０４において指定されている出力形式を判定する。
【０１７９】
出力制御情報４０４において指定された出力形式が外部書き出しでない場合は、ステップＳ１７１１へ移行する。すなわち、ステップＳ１７１１では、伸長復号処理部１２９０が、共通補助情報１２２２とビットストリーム情報４７１を含むデータセット１２８１を出力制御部４８０から取得し、観測信号情報の伸長復号処理を行う。そして、伸長復号処理部１２９０は復号、伸長された観測信号情報を出力する。
【０１８０】
出力制御情報４０４において指定された出力形式が外部書き出しであれば、ステップＳ１７１２へ移行する。すなわち、ステップＳ１７１２では、出力制御部１２８０が共通補助情報１２２２とビットストリーム情報４７１を結合して結合ビットストリーム情報１２８２を生成し、これを外部記憶媒体へ書き込む。
【０１８１】
図２１は、結合ビットストリーム情報１２８２の構成の一例を示す。
【０１８２】
結合ビットストリーム情報１２８２は、震源情報１９０１、受振器情報１９０２、情報関連付けテーブル情報１９０３及び一以上のビットストリーム１９０４を有する。
【０１８３】
震源情報１９０１は、震源に関する共通補助情報である。震源情報１９０１は、例えば、震源のパイロット信号情報５１１を含む。
【０１８４】
受振器情報１９０２は、受振器に関する共通補助情報である。受振器情報１９０２は、例えば、受振器のセンサタイプ情報５２１、受振器の応答特性情報５２２を含む。
【０１８５】
情報関連付けテーブル情報１９０３は、情報関連付けテーブル情報１２２５を含む共通補助情報である。
【０１８６】
ビットストリーム１９０４は、同一の震源情報ＩＤを有するトレースセットに関するビットストリームである。ビットストリーム１９０４は、例えば、震源情報ＩＤ１９１１、観測信号ＩＤ１９１２、伝搬空間情報１９１３及びトレースビットストリーム１９１４を含む。ビットストリーム１９０４は、一つの震源情報ＩＤ１９１１に対して複数の観測信号ＩＤ１９１２、伝搬空間情報１９１３及びトレースビットストリーム１９１４を含んでもよい。
【０１８７】
震源情報ＩＤ１９１１は、震源情報ＩＤ６０２と等価の情報である。
【０１８８】
観測信号ＩＤ１９１２は、観測信号ＩＤ６０１と等価の情報である。
【０１８９】
伝搬空間情報１９１３は、ビットストリーム情報４７１に含まれるトレース単位の伝搬空間情報のビットストリーム情報１２６１である。トレースビットストリーム１９１４はビットストリーム情報４７１に含まれるトレース単位のマイナー成分信号のビットストリーム情報３２１である。
【０１９０】
本実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置３０は、伝搬空間情報と予測主成分信号情報を得るための計算量が少ないため、探査現場に持ち込める大きさの小規模な装置として実現することが可能である。
【０１９１】
上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【０１９２】
例えば、上述の実施形態に係るサイスミックデータ圧縮装置は、いずれも、データの圧縮機能及び伸長機能をいずれも備えているが、圧縮機能のみを備えていても良い。
【符号の説明】
【０１９３】
１０、２０，３０  サイスミックデータ圧縮装置
４０１  サイスミックデータ、
４０２  ジオメトリデータ
４１０  データ抽出部
４２０  共通補助情報記憶部
４３０  主成分信号推定部
４４０  伝搬空間特性推定部
４５０  予測差分生成部
４７０  ビットストリーム記憶部
４８０  出力制御部
４９０  伸長復号処理部
【図１】
2018056847.tif 000003
【図２】
2018056847.tif 000004
【図３】
2018056847.tif 000005
【図４】
2018056847.tif 000006
【図５】
2018056847.tif 000007
【図６】
2018056847.tif 000008
【図７】
2018056847.tif 000009
【図８】
2018056847.tif 000010
【図９】
2018056847.tif 000011
【図１０】
2018056847.tif 000012
【図１１】
2018056847.tif 000013
【図１２】
2018056847.tif 000014
【図１３】
2018056847.tif 000015
【図１４】
2018056847.tif 000016
【図１５】
2018056847.tif 000017
【図１６】
2018056847.tif 000018
【図１７】
2018056847.tif 000019
【図１８】
2018056847.tif 000020
【図１９】
2018056847.tif 000021
【図２０】
2018056847.tif 000022
【図２１】
2018056847.tif 000023