[發明專利]一種基于噪聲甄別的大地電磁信號去噪方法

有效

• 申請號: 201810858135.X
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109101910B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 李晉;蔡錦;張賢;劉曉瓊;韋香寧;嚴夢純
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發明公開了一種基于噪聲甄別的大地電磁信號去噪方法，包括：計算每個電磁信號樣本的近似熵和LZ復雜度；利用每個電磁信號樣本的近似熵、LZ復雜度以及類別值訓練預設分類模型得到噪音甄別分類模型；獲取待處理的大地電磁信號，再依據噪音甄別分類模型對待處理的大地電磁信號進行噪音甄別得到非強干擾的電磁信號段、強干擾的電磁信號段；對強干擾的電磁信號段結合互補集合經驗模態分解和小波閾值法進行噪聲壓制處理；將去噪壓制處理后的電磁信號段與非強干擾的電磁信號段進行合并得到重構的大地電磁信號。本發明通過上述方法可以更準確地甄別強干擾和非強噪聲干擾的數據段，保留真實的大地電磁信號，提高大地電磁信號的去噪效果。

技術領域

本發明屬于大地電磁信號處理技術領域，具體涉及一種基于噪聲甄別的大地電磁信號去噪方法。

背景技術

大地電磁測深(Magnetotelluric,MT)法是一種利用天然場源的電法勘探方法，通過在地面上觀測具有區域性乃至全球性分布特征的天然交變電磁場來研究地下巖層的電學性質及其分布特征。該方法探測深度大、施工簡便、成本低，在地球物理學的很多領域都得到了廣泛的應用。然而，由于天然大地電磁場信號微弱、頻帶范圍寬，野外采集的數據難免會受到不同程度的干擾，尤其是日趨嚴重的人文噪聲干擾，導致大地電磁數據質量下降，視電阻率-相位曲線過度失真，極大地影響了采集數據本身的可靠性及地下電性結構的可解釋性。

自20世紀50年代大地電磁法誕生以來，不斷涌現出眾多大地電磁去噪方法，旨在改善強干擾區大地電磁數據質量。如遠參考法、Robust法、最小二乘法、小波變換、Hilbert-Huang變換、形態濾波等，都能在一定程度上壓制噪聲，改善大地電磁數據質量，但這些方法都有一定的局限性，且注重整體處理，缺乏噪聲甄別環節，其結果往往會造成大地電磁數據的過處理并損失大量低頻緩變化信息，導致去噪效果不佳。

發明內容

本發明的目的是設計一種基于噪聲甄別的大地電磁信號去噪方法，來定量甄別強干擾和非強噪聲干擾的數據段，保留真實的大地電磁信號，對辨識出的異常波形采取針對性地壓制去噪處理，極大提升大地電磁法在強電磁干擾環境下的噪聲抑制能力、最大限度地保留大地電磁低頻段的緩變化信息。

本發明提供一種基于噪聲甄別的大地電磁信號去噪方法，包括如下步驟：

步驟1：從采集的大地電磁信號中提取電磁信號樣本；

其中，提取的所述電磁信號樣本分為非強干擾的電磁信號以及強干擾的電磁信號；

步驟2：分別計算每個電磁信號樣本的近似熵和LZ復雜度；

步驟3：利用每個電磁信號樣本的近似熵、LZ復雜度以及類別值訓練預設分類模型得到噪音甄別分類模型；

其中，每個電磁信號樣本的類別值表示電磁信號是否為強干擾且依據電磁信號是否為強干擾來編碼，所述噪音甄別分類模型的輸入數據為電磁信號段的近似熵和LZ復雜度，輸出數據為對應電磁信號段的類別值；

步驟4：獲取待處理的大地電磁信號，再依據步驟3中的噪音甄別分類模型對待處理的大地電磁信號進行噪音甄別得到非強干擾的電磁信號段、強干擾的電磁信號段；

其中，將待處理的大地電磁信號劃分為J段，并分別計算每段電磁信號的近似熵和LZ復雜度，再將每段電磁信號的近似熵和LZ復雜度輸入噪音甄別分類模型得到每段電磁信號的類別值，J為正整數；

步驟5：對步驟4中強干擾的電磁信號段進行噪聲壓制處理；

步驟6：將噪聲壓制處理后的電磁信號段與步驟4中非強干擾的電磁信號段進行合并得到重構的大地電磁信號。