Интерпретация глубинных профилей сейсмических разрезов на основе потоков локальных экстремумов

тей доступа не только с фиксированными, но и с произвольными параметрами, указанными в (9-11). Отдельные положения можно использовать для экономической

оптимизации пассивной оптической сети доступа при проектировании на конкретной местности.

Статья поступила 04.06.2015 г.

1. Song B.H., Kim B.-W., Mukherjee B. Long-Reach Optical Access Networks: a survey of research challenges, demonstrations, and bandwidth assignment mechanisms // IEEE Communications Surveys and Tutorials. 2010. No. 1. Vol. 12. P. 112-123.

2. Оптимальные коммуникации [Электронный ресурс]. URL: http://www.oc.ru (07.02.2015).

3. Игнатов А.В. Оптимизация структуры пассивных оптических сетей большой дальности (LR-PON) методами теории графов // Территориально-распределенные системы охраны: материалы седьмой всерос. науч. конф. ученых специалистов и

кии список

профессорско-преподавательского состава: сб. № 7. Калининград, 2014. Ч. 2. С. 209-213.

4. ВСН 116-93. Инструкция по проектированию линейно-кабельных сооружений связи. М.: Минсвязи России, Гипросвязь, 1993.

5. Song B.H. Long-Reach Passive Optical Networks: dissertation submitted in partial satisfaction of the requirement for the degree of doctor of philosophy. Davis: University Of California, 2009. 109 p.

6. Kantarci B., Mouftah H.T. Availability and Cost-Constrained Long-Reach Passive Optical Network Planning // IEEE Transactions on Reliability. Vol. 61. No. 1. 2012. P. 113-124.

УДК 004.942

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГЛУБИННЫХ ПРОФИЛЕЙ СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЗРЕЗОВ НА ОСНОВЕ ПОТОКОВ ЛОКАЛЬНЫХ ЭКСТРЕМУМОВ

© Ю.В. Морозов1

Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

Рассматривается метод интерпретации глубинного профиля сейсмического разреза на основе потоков локальных экстремумов. Приведен алгоритм нахождения границ области одинаковой интенсивности сейсмической волны. Алгоритм на основе анализа локальных экстремумов является более компактным и быстродействующим, чем алгоритмы на основе ортогональных преобразований. Основными этапами данного алгоритма являются построение гистограммы распределения интенсивностей, пороговая обработка потока локальных экстремумов и выделение наиболее длинных участков однородной интенсивности. Ключевые слова: Пуассоновский поток; сейсморазведка; локальный экстремум.

SEISMIC CROSS-SECTION DEPTH PROFILE INTERPRETATION BASED ON LOCAL EXTREMA STREAMS Yu.V. Morozov

Novosibirsk State Technical University, 20 K. Marx pr., Novosibirsk, 630073, Russia.

The paper discusses a method of seismic cross-section depth profile interpretation based on local extrema streams. The algorithm finding boundaries of seismic wave equal intensity area is given. This algorithm based on local extrema analysis is more compact and effective than the algorithms based on orthogonal transformations. The main steps of the proposed algorithm include building an intensity distribution histogram, thresholding of the local extrema stream and detection of the longest segments of uniform intensity. Keywords: Poisson stream; seismic exploration; local extremum.

Анализ сейсмических разрезов является неотъемлемой частью комплексной интерпретации геофизических данных. Известно, что глубина является преобладающим направлением изменения свойств

земной коры. Аналитическое описание зависимости физических свойств земной коры от глубины с помощью дифференциальных уравнений является неустойчивым к влиянию погрешностей имеющихся в их

1

Морозов Юрий Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры теоретических основ радиотехники, тел.: (383) 3461537, e-mail: sibfrost24@mail.ru

Morozov Yuri, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Theoretical Fundamentals of Radio Engineering, tel.: (383) 3461537, e-mail: sibfrost24@mail.ru

составе измеряемых величин. Альтернативой являются статистические методы обработки данных [1].

В настоящей работе предложено анализировать полученную на основе геофизического разреза зависимость физического свойства от глубины для некоторого положения по горизонтали, называемую глубинным профилем. Каждый глубинный профиль представляет собой нормированную сейсмическую волну, полученную из исходных экспериментальных данных в результате ряда операций предварительной обработки: нормирования времени прихода волны на поверхность, фильтрации волн путем суммирования, внесения поправок на наклон отражающих границ между слоями земной коры и др. [2].

Для глубинного профиля сейсмического разреза предложено строить соответствующую пространственную последовательность локальных экстремумов. Свойства этой последовательности отражают физические свойства слоев земной коры: твердым слоям соответствует более высокий уровень экстремумов и более высокая интенсивность их следования, чем жидким и газообразным слоям. Целью настоящей работы является создание алгоритма классификации слоев земной коры на основе анализа и моделирования глубинного профиля сейсмического разреза как потока локальных экстремумов.

Основным преимуществом последовательности локальных экстремумов является низкая трудоемкость нахождения локальных экстремумов. Интерес к использованию локальных экстремумов для анализа данных в настоящее время существует [3],

однако в основном локальные экстремумы применяются не для классификации, а для сжатия данных. Классификация элементов потока для отдельных профилей сейсмических разрезов рассмотрена в [4-8].

На глубинный разрез (рис. 1) наложен соответствующий поток локальных экстремумов, где различаются участки с низкой и с высокой интенсивностью. Изменение интенсивности также сопровождается изменением уровня элементов потока.

Для исходного сейсмического разреза были построены гистограмма уровней локальных экстремумов и гистограмма их интенсивностей (рис. 2, 3). Интенсивность вычислялась как величина, обратная разности глубин двух соседних локальных экстремумов.

Гистограмма на рис. 2 показывает, что по уровню без учета знака локальные экстремумы можно разделить на два класса: к одному классу относятся значения экстремумов в окрестности нуля, а к другому классу - значения экстремумов в окрестностях значений 20 и -40. В то же время по гистограмме интенсивностей количество классов определить затруднительно.

Чтобы сделать более четкой классификацию локальных экстремумов по интенсивности, предложено произвести пороговую обработку локальных экстремумов, чтобы оставить только экстремумы высокого уровня, у которых в основном изменяется интенсивность. После пороговой обработки поток локальных экстремумов и гистограмма интенсивностей примут вид, представленный на рис. 4, 5.

Рис. 1. Гпубинный профиль сейсмического разреза и поток локальных экстремумов

Рис. 2. Гистограмма уровней локальных экстремумов сейсмического разреза

Рис. 3. Гистограмма интенсивностей локальных экстремумов сейсмического разреза

После пороговой обработки на гистограмме появляется локальный максимум в области низких интенсивностей. Этому максимуму соответствует интенсивность, равная 2. Правее данного локального максимума находится локальный мини-

мум, соответствующий интенсивности 5, который следует принять в качестве порога, различающего низкую и высокую интенсивности локальных экстремумов на глубинном профиле сейсмического разреза.

Рис. 4. Гпубинный профиль сейсмического разреза с потоком локальных экстремумов после

пороговой обработки

Для подтверждения достоверности классификации элементов потока локальных экстремумов по интенсивности был выполнен вычислительный эксперимент, результаты которого приведены на рис. 6. На этом рисунке оставлены только локальные экстремумы, соответствующие точкам смены интенсивности с высокой на низкую или наоборот.

Далее предложено выделять области одинаковой интенсивности на некотором фрагменте разреза на основе наиболее длинных участков однородной интенсивности по глубине для каждого профиля (рис. 7, 8). Результаты выделения таких участков показаны на рис. 8. Усреднение границ этих участков по всем профилям

дает границу некоторой области одинаковой интенсивности. Результат усреднения границ приведен на рис. 9. В данном случае происходит выделение области высокой интенсивности, которой, как правило, соответствует пустая твердая осадочная порода.

По результатам вычислительных экспериментов по исследованию статистических свойств сейсмического разреза предложен алгоритм автоматической классификации точек глубинных профилей, который позволяет по нескольким профилям определить границы области, где наблюдается почти одинаковая интенсивность сейсмической волны (рис. 10).

Рис. 5. Гистограмма интенсивностей локальных экстремумов сейсмического разреза

после пороговой обработки

Рис. 6. Гпубинный профиль сейсмического разреза после пороговой обработки по интенсивности

Рис. 7. Фрагмент сейсмического разреза

Рис. 8. Фрагмент сейсмического разреза с выделением наиболее длинных участков одинаковой

интенсивности по глубине

Рис. 9. Фрагмент сейсмического разреза с выделенной областью высокой интенсивности

по результатам усреднения границ

Рис. 10. Алгоритм определения границ области одинаковой интенсивности сейсмической волны

на сейсмическом разрезе

Проведенный анализ сейсмического разреза для представления его в виде потока локальных экстремумов в направлении глубины и вычислительный эксперимент позволяют сделать следующие выводы:

1. Предложен алгоритм выделения однородных областей сейсмического разреза на основе анализа интенсивностей потока локальных экстремумов. Усреднение границ между областями высокой и

низкой интенсивности, находящихся на близко расположенных профилях, позволяет выделять области почти однородной интенсивности.

2. Применение локальных экстремумов обеспечивает более низкую трудоемкость вычислений по сравнению с различными ортогональными преобразованиями.

Статья поступила 31.07.2015 г.

Библиографический список

1. Никитин А.А. Статистические методы выделения геофизических аномалий. М.: Недра, 1979. 280 с.

2. Robein E. Velocities. Time-Imaging and Depth-Imaging Principles and Methods. EAGE Publications, 2003. 460 p.

3. Fink. E., Gandhi H.S. Compression of time series by extracting major extrema // Journal of Experimental and Theoretical Artificial Intelligence. 2011. Vol. 23, No. 2 (June). P. 255-270.

4. Морозов Ю.В. Метод комплексирования систем разведки полезных ископаемых на основе контур-

ных антенн // Вопросы радиоэлектроники. Серия «Радиолокационная техника». 2014. Вып. 2. С. 148— 152.

5. Морозов Ю.В. Поиск разладок на сейсмическом разрезе // Сборник научных трудов Sworld. 2014. Вып. 1: Современные направления теоретических и прикладных исследований - 2014. Т. 5. С. 71-74.

6. Морозов Ю.В. Эвристические и статистические методы комплексной обработки данных сейсмо- и электроразведки полезных ископаемых // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2014) = Actual problems of electronic instru-

ment engineering (APEIE-2014): тр. 12 междунар. конф. (Новосибирск, 2-4 окт. 2014 г.): в 7 т. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. Т. 4. С. 77-79. 7. Морозов Ю.В. Комплексное моделирование потока данных сейсморазведки = Complex simulation of seismic exploration data stream // Решетневские чтения: материалы 18 междунар. науч. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения генер. конструктора ра-кет.-космич. систем акад. М.Ф. Решетнева (Красно-

ярск, 11-14 нояб. 2014 г.): в 3 ч. Красноярск, 2014. Ч. 1. С. 101-103.

8. Морозов Ю.В. Совместное моделирование сигналов при интерпретации геоэлектрических и сейсмических разрезов // Решетневские чтения: материалы 17 междунар. науч. конф., посвящ. памяти генерала конструктора ракет.-космич. систем акад. М.Ф. Решетнева (Красноярск, 12-14 нояб. 2013 г.): в 2 ч. Красноярск, 2013. Ч. 2. С. 64-66.

УДК 004.932.4

АЛГОРИТМ ИДЕНТИФИКАЦИИ НЕОБРАБОТАННЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ © И.В. Нагаев1

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Статья посвящена процедуре учета необработанных пиломатериалов. Предложен алгоритм для обработки цифрового отпечатка, с помощью которого возможна идентификация необработанного пиломатериала. Анализ публикаций в этой области выявил, что существующие методики учета обладают рядом недостатков, достаточно дорогостоящи, и в ряде случаев возможность их применения ограничена. Предлагаемый алгоритм объединяет в себе ряд методик, основными из которых являются: бинаризация, оператор Собеля, конвертация в Декартову систему координат, теория Фурье, расчет Евклидовой дистанции (для выполнения процедуры сравнения идентичности).

Ключевые слова: учет необработанной древесины; алгоритм распознавания; идентификация необработанной древесины; цифровые отпечатки.

ROUGH LUMBER IDENTIFICATION ALGORITHM I.V. Nagaev

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article deals with the accounting procedure of rough lumber. It introduces an algorithm of digital image processing enabling rough lumber identification. The analysis of publications on the discussed subject has shown a number of disadvantages of the current accounting procedures: they are rather expensive and their applicability is limited in certain cases. The proposed algorithm combines a number of methods; the most important are binarization, Sobel operator, transformation to a Cartesian coordinate system, Fourier theory, Euclidean distance calculation. The latter is used to compare a digital image identity.

Keywords: rough lumber accounting; identification algorithm; rough lumber identification; digital images.

Цифровая обработка изображений приобретает в настоящее время большое значение во многих областях производственной деятельности. Объемы цифровой информации возрастают из года в год, что требует использования вычислительной техники для автоматизации ее обработки. Это позволяет извлекать из такой информации как можно больше различных сведений.

Опубликованный федеральный закон № 415 от 23.12.2013 г. «О внесении изменений в Лесной кодекс Российской Фе-

дерации и кодекс Российской Федерации об административных правонарушениях» кардинально меняет отношение государства к учету древесины. С 1 июля 2014 г. обязательно наличие специального сопроводительного документа при транспортировке заготовленной древесины, а с 1 января 2015 г. - учет всей срубленной древесины, поштучная маркировка отдельных сортов древесины при поставке за рубеж, возможность подачи лесной декларации и отчета об использовании лесов в электронном виде.

1

Нагаев Игорь Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии машиностроения, тел.: 89025114069, e-mail: garik@istu.edu

Nagaev Igor, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Mechanical Engineering, tel.: 89025114069, e-mail: garik@istu.edu