[發明專利]一種基于在線字典更新的地震信號編碼方法

有效

• 申請號: 201710062515.8
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN107065006B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 田昕;李松;鄭國興;周輝;楊晉陵;高俊玲
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種基于在線字典更新的地震信號編碼方法，其特征在于，包括編碼步驟和解碼步驟；其中，

所述編碼步驟包括：

步驟1、將輸入地震信號按照時間順序分成多個組，對每組數據采用緩存中的字典進行稀疏編碼，具體是：

步驟11、將近臨T個跡的地震信號數據分為一組，對每組數據單獨進行處理；假設當前組數據為Z組數據，其表示為Y_z；將每個跡的數據等分為若干個單元，每個單元y_i的長度為M×1，將y_i按照列方式進行排序；因此，Y_z＝[y₁,...y_i,...y_N]；這里假設每個跡上記錄的數據長度為U，那么有如下關系式：T×U＝M×N；

步驟12、讀取緩存中的字典D_z-1，給定稀疏系數矩陣W_Z的稀疏性為L，對下式進行優化求解：

步驟2、對步驟S1中的稀疏系數進行量化及熵編碼，具體包括：

步驟21、采用均勻量化方法對稀疏系數矩陣進行量化，具體如下：

w_Z(i,j)代表稀疏系數矩陣W_Z中坐標為(i,j)的系數數值，Δ代表量化步長，代表(i,j)的系數數值的量化結果，round(·)代表取整運算；

步驟22、創建由數值0和數值1組成的非零系數位置矩陣PT，創建方法如下:

其中，abs(·)代表絕對值運算；

步驟23、對非零系數位置矩陣PT采用算術編碼；

步驟24、對非零系數采用Huffman編碼，非零系數對應于PT(i,j)＝1位置的

步驟3、從緩存中讀取前面P個已傳輸組的重建數據，結合當前組傳輸的稀疏系數進行字典學習，從而更新下一組數據稀疏表示所需的字典，具體包括：

步驟31、計算P+1組重建數據p∈[Z-P,Z]，當前組數據是Z組，計算方法如下：

其中，中的單元

步驟32、按照如下優化過程求解所需字典D_Z：

其中，a_i代表描述組間相關性的常數，式(2)通過如下步驟迭代運算求解：

步驟321、固定D_Z，W'通過PS方法進行計算；

步驟322、固定W'，D_Z可以按照MOD方法進行更新：

步驟323、重復上述步驟321和步驟322至指定迭代次數，更新所需的字典D_Z；

所述解碼步驟包括：

步驟4、對接收到的稀疏系數進行反量化及熵解碼，生成非零系數矩陣W'_Z，具體如下：

步驟41、對非零系數編碼碼流進行Huffman解碼，獲得非零系數w_c；

步驟42、對非零系數w_c進行反量化，獲得反量化系數w'_c，具體如下：

w'_c＝w_c×Δ

步驟43、對非零系數位置矩陣PT編碼碼流進行算術解碼，獲得非零系數位置矩陣PT，結合步驟42中生成的反量化系數w'_c，生成非零系數矩陣W'_Z；

步驟5、進行地震信號重建，具體如下：

步驟51、讀取緩存中的字典D_z-1，生成重建信號Y'_z，具體如下：

Y'_z＝D_z-1×W'_Z

步驟52、對重建信號Y'_z＝[y'₁...y'_i...y'_N]進行重排列,每個單元y'_i的長度為M×1，將臨近若干個單元按照列的方式首尾連在一起拼成一跡，因此，每跡的長度為總共有T跡；

步驟6、生成緩存中的字典D_z，用于下一組數據的重建，即：從緩存中讀取前面P個已傳輸組的重建數據，結合當前組傳輸的稀疏系數進行字典學習，從而更新下一組數據稀疏表示所需的字典，具體包括：

步驟61、計算P+1組重建數據p∈[Z-P,Z],當前組數據是Z組，計算方法如下：

其中，中的單元

步驟62、按照如下優化過程求解所需字典D_Z：

其中，a_i代表描述組間相關性的常數，式(2)通過如下步驟迭代運算求解：

步驟621、固定D_Z，W'通過PS方法進行計算；

步驟622、固定W'，D_Z可以按照MOD方法進行更新：

步驟623、重復上述步驟321和步驟322至指定迭代次數，更新所需的字典D_Z。