[發明專利]一種基于自適應濾波與小波變換結合的地震波降噪方法

有效

• 申請號: 201710334723.9
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107144879B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 甘平;吳青晨;朱國仁;黃林;王揚;阮禎臻;黎彥蕓;劉聞通;陸鵬;黃揚帆
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

1.一種基于自適應濾波與小波變換結合的地震波降噪方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)自適應延時估計：采用自適應濾波器對檢波器的輸出信號進行濾波，在準則下自動調整濾波器的抽頭系數，使得經濾波后的輸出信號在該準則下與相應的延遲信號相等，所述準則為最小均方誤差準則，而時延估值由濾波器的抽頭系數加以處理得到；

2)利用小波閾值降噪處理方法：通過將信號分解為不同時段和頻帶的不同系數，讓有用信號集中在小波域中一些較大的小波系數，而干擾信號則分布于整個小波域，從而有效區分有用信號和噪聲，處理有用信號頻譜重合的部分噪聲，實現精細去噪的目的；

具體步驟為：

步驟1：設檢波器的輸出信號為x_j(k)，檢波器輸出信號中的高斯白噪聲信號為n_j(k)，j∈{1,2}；其中，x₁(k)表示基準道檢波器的輸出信號，x₂(k)表示當前道檢波器的輸出信號；

設基準道檢波器接收到的攜帶地質信息的有用信號為s₁(k)，當前道檢波器接收到的攜帶地質信息的有用信號為延遲信號s₂(k)，當前道檢波器與基準道檢波器的時延為D，則延遲信號s₂(k)＝s₁(k-D)；

基準道檢波器的輸出信號可表示為：x₁(k)＝s₁(k)+n₁(k)；當前道檢波器的輸出信號可表示為：x₂(k)＝s₂(k)+n₂(k)；

步驟2：對上述信號進行離散化采樣得到：基準道檢波器的輸出信號x₁(k)＝s₁(k)+n₁(k)；

當前道檢波器的輸出信號x₂(k)＝s₂(k)+n₂(k)；延遲信號s₂(k)＝s₁(k-D)；其中，k表示采樣時刻；

根據插值定理得到有用信號s₁(k)與延遲信號s₂(k)之間的關系為：

其中i表示自適應濾波器的抽頭數；

步驟3：令sinc(i-D)＝h(i-D)，其中，h(i-D)表示自適應濾波器的抽頭系數，則有：

其中，p為濾波器抽頭長度，從而使得自適應濾波器為可變抽頭濾波器；

步驟4：采用最小均方算法對自適應濾波器的抽頭系數h(i-D)進行實時調整，從而根據公式計算出時延D；

步驟5：自適應濾波器根據時延D，過濾掉檢波器輸出信號x_j(k)中的高斯白噪聲信號n_j(k)，從而得到攜帶地質信息的有用信號s_j(k)；

步驟6：令s_j(k)為含噪地震信號f_j(k)，對含噪地震信號f_j(k)作離散小波分解變換得到：f_j(k)＝s′_j(k)+n′_j(k)，其中，k表示采樣時刻，k＝{0,1,2,...,N-1}，N為采樣點數，s′_j(k)為地震信號，n′_j(k)為噪聲信號；地震信號s′_j(k)對應的小波系數為u_j,k，f_j(k)對應的小波系數為w_j,k；

步驟7：采用無偏估計計算風險閾值λ，然后根據風險閾值λ對小波系數w_j,k進行閾值濾波處理：將大于風險閾值λ的w_j,k作為估計小波系數

步驟8：判斷是否成立，ε＝10^-10，若否，回到步驟7；若是，則進入步驟9；

步驟9：利用估計小波系數進行小波重構，得到估計信號將估計信號作為去噪后的地震信號。