在野外的采集过程中,地下地质情况往往复杂多变,加上外界的各种随机干扰会影响地震资料分辨率,地震记录的信噪比较低。由于地下地质体的不规则性和复杂性且往往分布于构造复杂地区等原因,反射有效信息能量差异较大,造成了地震资料去噪和保真要求难以取得平衡。根据图像去噪边缘增强的思路,本文通过分析不同地质体地震图像资料的边缘结构信息构建适应于多尺度分析的随机噪音扩散张量,控制滤波在平坦区域和不整合信息丰富的边界区域的扩散速度,从而达到地震资料在去噪和保真要求之间的平衡。本文主要研究内容包括以下几个方面:(1)地震随机噪音在野外采集过程中产生的原因和类型分析以及对地震反射数据的影响;(2)结合图像处理原理,将地震数据结构信息进行梯度分析,求解地震数据梯度结构张量;(3)建立各类地质体模型,对其进行反射特征分析和地质体噪音可识别性分析;(4)介绍了偏微分方程理论基础和图像的多尺度分析方法,介绍了线性各向同性扩散方程与P-M模型等非线性各向异性扩散滤波,并结合地震数据的倾角信息,构造地震局部倾角信息的自适应各向异性扩散滤波,并分析了各类滤波方法在理论模型和实际地震资料中的去噪能力。通过与传统滤波方法的效果对比可发现,基于各向异性扩散的倾角导向滤波方法在保持地震资料不连续性信息上的去噪效果较好,处理后的地震数据能够为后期的构造解释、断层和断点识别、层位追踪、拓频高分辨率处理、几何属性提取等提供良好的基础数据缩短地震资料解释和分析的周期。