Post-stack seismic data compression with multidimensional deep autoencoders

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Schiavon, Ana Paula
• Orientador(a): Vieira, Marcelo Bernardes
• Banca de defesa: Villela, Saulo Moraes , Pedrini, Hélio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Compressão de sado sísmico; Aprendizado profundo; Autocodificados; Dado sísmico tridimensional pós-pilha; Processamento de imagem geofísica; Seismic data compression; Deep learning; Autoencoder; 3D post-stack seismic data; Geophysical image processing
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11927

Dados sísmicos s~ao mapeamentos da subsuperfície terrestre que têm como objetivo representar as características geofísicas da região onde eles foram obtidos de forma que possam ser interpretados. Esses dados podem ocupar centenas de Gigabytes de armazenamento, motivando sua compressão. Neste trabalho o problema de compressão de dados sísmicos tridimensionais pós-pilha é abordado usando modelos baseados em autocodificadores profundos. O autocodificador profundo é uma rede neural que permite representar a maior parte da informação contida em um dado sísmico com um custo menor que sua representação original. De acordo com nosso conhecimento, este é o primeiro trabalho a lidar com compressão de dados sísmicos utilizando aprendizado profundo. Dessa forma, através de aproximações sucessivas, são propostos quatro métodos de compressão de dados tridimensionais pós-pilha: dois baseados em compressão bidimensional, chamados Método de Compressão 2D de Dado Sísmico (2DSC) e Método de Compressão 2D de Dado Sísmico usando Multi-resolução (2DSC-MR), e dois baseados em compressão tridimensional, chamados Método de Compressão 3D de Dado Sísmico (3DSC) e Método de Compressão 3D de Dado Sísmico usando Quantização Vetorial (3DSC-VQ). O método 2DSC é o nosso método de compressão do dado sísmico mais simples, onde o volume é comprimido a partir de suas seções bidimensionais. O método 2DSC-MR estende o método anterior introduzindo a compressão do dado em múltiplas resoluções. O método 3DSC estende o método 2DSC permitindo a compressão do dado sísmico em sua forma volumétrica, considerando a similaridade entre seções para representar um volume inteiro com o custo de apenas uma seção. O método 3DSC-VQ utiliza quantização vetorial para relaxar a etapa de codificação do método anterior, dando maior liberdade à rede para extrair informação dos volumes sísmicos. O objetivo deste trabalho é comprimir o dado sísmico a baixas taxas de bits e com alta qualidade de reconstrução em termos de PSNR e bits-por-voxel (bpv). Experimentos mostram que os quatro métodos podem comprimir o dado sísmico fornecendo valores de PSNR acima de 40 dB a taxas de bits abaixo de 1.0 bpv.