[發明專利]一種利用泛化群稀疏性的微震信號濾波方法和系統

在審

• 申請號: 202011151372.6
• 申請日: 2020-10-25
• 公開（公告）號: CN112305592A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 翟明岳;魏會娜
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30;G06F17/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用泛化群稀疏性的微震信號濾波方法，其特征在于，包括：

步驟101獲取按時間順序采集的信號序列S；

步驟102迭代過程參數初始化，具體為：迭代過程參數包括群稀疏變換矩陣W、稀疏編碼矢量g和迭代控制參數k；所述群稀疏變換矩陣W初始化值記為W⁰，所述稀疏編碼矢量g初始化值記為g⁰；迭代過程參數的初始化值求取公式為：

W⁰＝DCT(S^TS)

g⁰＝SV

k＝0

其中：

DCT(S^TS)表示對矩陣S^TS進行二維離散余弦變換，

V為矩陣S^TS的左特征矢量矩陣；

步驟103更新迭代過程參數，具體為：

所述迭代控制參數k的值加1,

A^k＝W^k-1g^k-1,

X^k＝η_λ[A^k],

W^k＝v^ku^k,

g^k＝[W^k]^TX^k,

其中：

A表示參數矩陣；

A^k表示參數矩陣A的第k步值；

A^k(k,:)表示A^k的第k行元素；

||A^k(k,:)||_F表示A^k(k,:)的Frobenus模；

為Frobenus模因子；

m₀為所述信號序列S的均值；

σ₀為所述信號序列S的均方差；

v^k為矩陣[X^k]^TX^k的左特征矩陣；

u^k為矩陣[X^k]^TX^k的右特征矩陣；

X^k為稀疏矢量X的第k步值；

W^k-1表示所述群稀疏變換矩陣W的第k-1步值；

W^k表示所述群稀疏變換矩陣W的第k步值；

g^k-1表示所述稀疏編碼矢量g的第k-1步值；

g^k表示所述稀疏編碼矢量g的第k步值；

步驟104判斷相鄰兩次迭代結果差值并結束迭代，具體為：如果相鄰兩次迭代結果差值滿足||g^k-g^k-1||_F≥λ||g^k||_F，則返回所述步驟103和所述步驟104繼續迭代更新過程；否則，迭代過程結束，并將此時迭代控制參數k的值賦予迭代步數K_o，得到最佳群稀疏變換矩陣和最佳稀疏編碼矩陣

其中：

||g^k-g^k-1||_F表示g^k-g^k-1的Frobenus模，

||g^k||_F表示g^k的Frobenus模；

步驟105求取稀疏泛化因子，具體為：系數泛化因子記為θ，所用求取公式為

其中：

||X^opt||_F表示所述最佳稀疏編碼矩X^opt的Frobenus模；

步驟106求取濾除噪聲后的信號序列，具體為：濾除噪聲后的信號序列記為S_new，所用求取公式為：

S_new＝[I+θW^opt]^-1S

其中：I表示單位矩陣。

2.一種利用泛化群稀疏性的微震信號濾波系統，其特征在于，包括：

模塊201獲取按時間順序采集的信號序列S；

模塊202迭代過程參數初始化，具體為：迭代過程參數包括群稀疏變換矩陣W、稀疏編碼矢量g和迭代控制參數k；所述群稀疏變換矩陣W初始化值記為W⁰，所述稀疏編碼矢量g初始化值記為g⁰；迭代過程參數的初始化值求取公式為：

W⁰＝DCT(S^TS)

g⁰＝SV

k＝0

其中：

DCT(S^TS)表示對矩陣S^TS進行二維離散余弦變換，

V為矩陣S^TS的左特征矢量矩陣；

模塊203更新迭代過程參數，具體為：

所述迭代控制參數k的值加1,

A^k＝W^k-1g^k-1,

X^k＝η_λ[A^k],

W^k＝v^ku^k,

g^k＝[W^k]^TX^k,

其中：

A表示參數矩陣；

A^k表示參數矩陣A的第k步值；

A^k(k,:)表示A^k的第k行元素；

||A^k(k,:)||_F表示A^k(k,:)的Frobenus模；

為Frobenus模因子；

m₀為所述信號序列S的均值；

σ₀為所述信號序列S的均方差；

v^k為矩陣[X^k]^TX^k的左特征矩陣；

u^k為矩陣[X^k]^TX^k的右特征矩陣；

X^k為稀疏矢量X的第k步值；

W^k-1表示所述群稀疏變換矩陣W的第k-1步值；

W^k表示所述群稀疏變換矩陣W的第k步值；

g^k-1表示所述稀疏編碼矢量g的第k-1步值；

g^k表示所述稀疏編碼矢量g的第k步值；

模塊204判斷相鄰兩次迭代結果差值并結束迭代，具體為：如果相鄰兩次迭代結果差值滿足||g^k-g^k-1||_F≥λ||g^k||_F，則返回所述模塊203和所述模塊204繼續迭代更新過程；否則，迭代過程結束，并將此時迭代控制參數k的值賦予迭代步數K_o，得到最佳群稀疏變換矩陣和最佳稀疏編碼矩陣

其中：

||g^k-g^k-1||_F表示g^k-g^k-1的Frobenus模，

||g^k||_F表示g^k的Frobenus模；

模塊205求取稀疏泛化因子，具體為：系數泛化因子記為θ，所用求取公式為

其中：

||X^opt||_F表示所述最佳稀疏編碼矩X^opt的Frobenus模；

模塊206求取濾除噪聲后的信號序列，具體為：濾除噪聲后的信號序列記為S_new，所用求取公式為：

S_new＝[I+θW^opt]^-1S

其中：I表示單位矩陣。