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Tipo do documento: Dissertação
Título: Método de aprendizado profundo autossupervisionado para deblending de dados sísmicos marítimos
Título(s) alternativo(s): A Self-supervised deep learning method for marine seismic data deblending
Autor: Costa, Danilo Pinheiro da 
Primeiro orientador: Costa, Gilson Alexandre Ostwald Pedro da
Segundo orientador: Mota, Guilherme Lúcio Abelha
Primeiro membro da banca: Evsukoff, Alexandre Gonçalves
Segundo membro da banca: Oliveira, Dário Augusto Borges
Terceiro membro da banca: Lisandro, Lovisolo
Resumo: A aquisição sísmica convencional requer um intervalo de tempo entre disparos longo o suficiente para registrar todos os eventos de interesse e evitar a interferência entre sinais de fontes sucessivas. Isto causa limitações tanto do ponto de vista operacional quanto da amostragem espacial dos dados. A fim de superar essas limitações, foi introduzido o conceito de aquisição sísmica blended ou aquisição com fontes simultâneas. Nesta técnica, dois ou mais pontos de tiro são disparados em um tempo mais curto, permitindo a interferência entre os dados de fontes sucessivas. No entanto, os benefícios trazidos por esta técnica vêm associados a um ruído de interferência sísmica que deve ser tratado durante o processamento dos dados. Essa etapa do processamento sísmico é conhecida como deblending. Recentemente, técnicas baseadas em aprendizado profundo têm sido aplicadas a diversos problemas da área de Geofísica. Como em uma aquisição sísmica blended apenas estarão disponíveis dados que sofreram interferência de tiros consecutivos, o uso de métodos de deblending envolvendo aprendizado supervisionado é limitado, uma vez que este tipo de método necessita de dados limpos, sem efeito de interferência, para o treinamento. Por esse motivo, o presente trabalho propõe a utilização do método autossupervisionado Trace2Trace para o processo de deblending de dados sísmicos marítimos. O método foi implementado utilizando redes neurais convolucionais com arquiteturas UNET, No-downscale CNN (NDCNN) e RES-NDCNN. A validação do método foi realizada por meio da comparação dos resultados obtidos, em termos das métricas razão sinal-ruído (SNR) e NRMSE, com o método de deblending supervisionado e com o método de deblending por inversão esparsa, empregando a transformada de Fourier 2D janelada e o algoritmo FISTA. Nesta etapa de validação, foram avaliados os efeitos da arquitetura, da função objetivo e do procedimento de pós-processamento em experimentos realizados usando bases de dados sintéticos e reais. O método proposto usando a arquitetura RESNDCNN apresentou melhores resultados do que as outras arquiteturas avaliadas. Após definição da arquitetura, analisou-se o efeito dos desvios aleatórios adicionados aos tempos entre disparos (dither times) sobre os resultados, bem como a capacidade de generalização da rede quando aplicada a uma base de dados diferente da utilizada para o treinamento. Os resultados obtidos com o método proposto são comparáveis aos publicados na literatura em condições similares e superam o método de deblending por inversão esparsa para dither times no intervalo [-0,5, 0,5] s.
Abstract: Conventional seismic acquisition requires a time interval between shots long enough to record all events of interest and avoid interference between signals from successive shots. This causes a limitation both from the spatial data sampling point of view and the operational one. In order to overcome these limitations, the concept of blended seismic acquisition, also known as simultaneous sources acquisition, was introduced. In this technique, two or more shot points are fired with a shorter time between shots, allowing interference between data from different sources. However, the benefits brought by this technique are associated with seismic interference noise (blending noise) that must be treated in data processing. This seismic processing step is known as deblending. Recently, deep learning based techniques have been applied to several problems in geophysics. Since in a blended seismic acquisition there is no blending noise-free data available, the use of deblending methods involving supervised learning is limited, once this kind of method needs clean data to be used as targets for training. For this reason, this work proposes the use of the Trace2Trace self-supervised method for marine seismic data deblending. The method was implemented with different convolutional neural networks architectures such as U-NET, No-downscale CNN (NDCNN) and RES-NDCNN. The method was validated by comparing the results obtained in terms of the signal-to-noise ratio (SNR) and NRMSE metrics with the supervised deblending method as well as the sparse inversion deblending method, using the 2D windowed Fourier transform and the FISTA algorithm. In this stage, the effects of the architecture, the objective function and the post-processing procedure were evaluated in experiments performed on both synthetic and field datasets. The proposed method using the RES-NDCNN architecture showed better results than the other ones evaluated. After choosing the architecture, the effect of the random time shifts added to the time intervals between shots (dither times) on the results was analyzed, as well as the network’s ability to generalize when applied to a database other than the one used for training. The results obtained by the proposed method are comparable to those reported in literature under similar conditions and outperform the sparse inversion deblending method for dither times in the [-0.5, 0.5] s range.
Palavras-chave: Seismic data
Deblending
Self-supervised learning
Convolutional neural networks
Deep learning
Dados sísmicos
Aprendizado autossupervisionado
Redes neurais convolucionais
Aprendizado profundo
Sismologia - Processamento de dados
Linguagem de máquina
Redes neurais (Computação)
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Matemática e Estatística
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciências Computacionais
Citação: COSTA, Danilo Pinheiro da. Método de aprendizado profundo autossupervisionado para deblending de dados sísmicos marítimos. 2024. 112 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Computacionais) - Instituto de Matemática e Estatística, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23481
Data de defesa: 23-Out-2024
Aparece nas coleções:Mestrado em Ciências Computacionais



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