[發(fā)明專利]一種基于CEEMDAN與Savitzky-Golay濾波的地震信號(hào)噪聲抑制方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810901214.4 | 申請(qǐng)日： | 2018-08-09 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109031422A | 公開（公告）日： | 2018-12-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳祖斌;趙玉瑩;張子罡;唐國(guó)峰;崔忠林 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 吉林大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01V1/36 | 分類號(hào)： | G01V1/36 |
| 代理公司： | 沈陽銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241 | 代理人： | 屈芳 |
| 地址： | 130012 吉林*** | 國(guó)省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 地震信號(hào) 濾波 噪聲抑制 濾波器 地震信號(hào)處理 采樣點(diǎn)數(shù) 傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn) 地震數(shù)據(jù) 模態(tài)分解 模態(tài)混疊 系統(tǒng)輸入 信號(hào)數(shù)據(jù) 依次排列 噪聲分量 噪聲信號(hào) 分界 殘差 高信 降噪 平滑 算法 重構(gòu) 噪聲 送入 分解 | ||
本發(fā)明屬于地震信號(hào)處理領(lǐng)域，一種基于CEEMDAN與Savitzky?Golay濾波的地震信號(hào)噪聲抑制方法，該方法包括：提供待處理的含噪地震信號(hào)，作為整個(gè)系統(tǒng)輸入的原始含噪地震信號(hào)s(t)(t＝1,...,L),L是地震信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)；對(duì)輸入的含噪地震信號(hào)s(t)進(jìn)行CEEMDAN算法分解，得到多個(gè)IMF分量和殘差分量rN(t)；將IMF分量從高頻到低頻依次排列，通過計(jì)算與原始含噪地震信號(hào)s(t)的相關(guān)系數(shù)，確定噪聲與信號(hào)的分界M；找到IMF分量中主要包含噪聲信號(hào)的IMF分量將含噪聲分量分別作為輸入信號(hào)，送入SG濾波器中做進(jìn)一步的平滑，得到濾波后的信號(hào)數(shù)據(jù)重構(gòu)得到降噪后的地震信號(hào)該方法能夠解決傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法中的模態(tài)混疊問題，并且提高提高了地震信號(hào)的質(zhì)量，獲得具有較高信噪比的地震數(shù)據(jù)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于地震信號(hào)處理領(lǐng)域，一種基于CEEMDAN與Savitzky-Golay濾波的地震信號(hào)噪聲抑制方法。
背景技術(shù)
地震勘探方法是油氣勘探的主要手段之一，在采集地震數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)受到噪聲的干擾。因此，需要對(duì)采集到的含噪聲地震信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提取有用信息、去除干擾。再對(duì)處理后的具有較高信噪比的地震信號(hào)做進(jìn)一步的研究，能提高地震信號(hào)初至拾取、震源定位等應(yīng)用的精確程度。地層吸收作用導(dǎo)致地震波能量隨傳播距離而衰減，且不同地層的吸收強(qiáng)度和頻率選擇性也各不相同，所以地震信號(hào)具有非平穩(wěn)性與短時(shí)、突變的特點(diǎn)，是一種典型的非平穩(wěn)信號(hào)。
目前比較常用的提高地震信號(hào)信噪比的方法有傅里葉變換、短時(shí)傅里葉變換以及小波濾波，但這些方法在分析非平穩(wěn)信號(hào)時(shí)都有一定程度的缺陷。所以，針對(duì)地震信號(hào)的非平穩(wěn)特性，我們應(yīng)選取適用于分析非平穩(wěn)信號(hào)的方法——經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法。經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)是由黃鍔提出的適用于非穩(wěn)態(tài)信號(hào)的時(shí)域分析方法。由于EMD分解容易受強(qiáng)脈沖干擾，會(huì)產(chǎn)生模態(tài)混疊現(xiàn)象，使得某一階固有模式函數(shù)(Intrinsic Mode Function，IMF)分量中包含不同頻率的信號(hào)，或者同一頻率信號(hào)存在于不同階IMF分量中，該問題稱為“模態(tài)混疊”問題。EMD分解地震信號(hào)得到一系列按頻率降序排列的IMF，高頻IMF包含大量噪聲但同時(shí)也包含有效地震信號(hào)。傳統(tǒng)EMD濾波方法采用剔除高頻IMF實(shí)現(xiàn)地震信號(hào)噪聲抑制會(huì)引起有效地震信號(hào)的缺失。
由于EMD分解時(shí)會(huì)受到端點(diǎn)值和沖擊信號(hào)的影響產(chǎn)生模態(tài)混疊現(xiàn)象，使得相同頻率分量分布在多個(gè)IMF中。針對(duì)該問題Wu and Huang提出了集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EnsembleEmpirical Mode Decomposition，EEMD)方法，由于分解過程引入了高斯白噪聲使得EEMD分解時(shí)產(chǎn)生了虛假分量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于CEEMDAN與Savitzky-Golay(SG)濾波的地震信號(hào)噪聲抑制方法，該方法能夠解決傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法中的模態(tài)混疊問題，并且提高提高了地震信號(hào)的質(zhì)量，獲得具有較高信噪比的地震數(shù)據(jù)，且相比于傳統(tǒng)地震信號(hào)噪聲抑制方法，本發(fā)明可以更好地保留完整的地震信息。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于CEEMDAN與Savitzky-Golay濾波的地震信號(hào)噪聲抑制方法，該方法包括：
第1步：提供待處理的含噪地震信號(hào)，作為整個(gè)系統(tǒng)輸入的原始含噪地震信號(hào)s(t)(t＝1,...,L),L是地震信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)；
第2步：對(duì)輸入的含噪地震信號(hào)s(t)進(jìn)行CEEMDAN算法分解，得到多個(gè)IMF分量和殘差分量rN(t)；
第3步：將IMF分量從高頻到低頻依次排列，通過計(jì)算與原始含噪地震信號(hào)s(t)的相關(guān)系數(shù)確定噪聲與信號(hào)的分界M，其中M為第一個(gè)互相關(guān)系數(shù)取局部極小值時(shí)對(duì)應(yīng)的IMF分量的下標(biāo)加1；
第4步：Savitzky-Golay濾波：找到IMF分量中主要包含噪聲信號(hào)的IMF分量將含噪聲分量分別作為輸入信號(hào)，送入SG濾波器中做進(jìn)一步的平滑，得到濾波后的信號(hào)
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