地震勘探是开发石油、天然气的重要手段。近年来,由于能源消耗的增加和对油气需求不断提升,地震勘探技术向着更复杂的地表条件和更深层发展。由于信号传播距离的增加和地震勘探记录中大量随机噪声的存在,使得地震勘探资料具有较低的信噪比,有效信号难以识别。因此,压制地震勘探资料中的随机噪声、提高地震资料的信噪比是地震勘探研究的热点问题。近年来,基于时频峰值滤波(Time-frequency peak filtering,TFPF)的去除地震勘探随机噪声的方法引起了地震勘探领域专家和学者的广泛关注。该方法在不需要先验知识的前提下,可以有效压制地震勘探资料中的随机噪声。但是,传统的时频峰值滤波算法存在着两点不足。首先,传统时频峰值滤波算法沿着时间轴滤波,虽然能很好的压制地震勘探噪声,但没有充分利用地震勘探资料同相轴连续性,也影响了地震勘探资料细节信息的恢复;其次,传统时频峰值滤波算法采用固定窗长进行滤波,短窗长能够有效的保留信号幅值,但噪声压制效果不理想;相反,长窗长压制噪声理想,但存在有效信号幅值衰减的问题。因此,传统TFPF在兼顾压制噪声和恢复信号方面需要改善。本文结合地震勘探信号的结构信息,提出基于结构张量的时空域时频峰值滤波算法。该算法在时空域径向时频峰值滤波,根据信号结构调整径向时频峰值滤窗长和方向。基于结构张量的时频峰值滤波算法首先根据结构张量的特征值分析地震勘探资料的局部结构信息,确定地震勘探资料中同相轴的位置,沿同相轴径向时频峰值滤波,并对同相轴和噪声分别使用不同长度的窗长,改进非线性信号的保真度,达到压制随机噪声和保留信号幅值的目的;此外,结构张量的特征向量可以确定同相轴切线的方向,根据切线方向调整径向时频峰值滤波轨线方向,使得径向轨线能匹配同相轴,消除径向道变换轨线与同相轴不匹配所引起的误差,更好地恢复勘探资料的细节,改善同相轴连续性。地震勘探资料处理结果表明,本文提出的基于结构张量的时频峰值滤波算法具有更好的随机噪声压制能力,在有效信号恢复和细节保持上更具优势,地震勘探资料信噪比得到提高。