[发明专利]基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探地震资料数字处理方法，尤其是涉及一种基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置。

背景技术

在石油地球物理勘探地震资料数字处理中，常用到短时傅里叶变换。短时傅里叶变换是一种单一分辨率的信号分析方法，它的思想是：选择一个时频局部化的窗函数，假定分析窗函数g(t)在一个短时间间隔内是平稳（伪平稳）的，移动窗函数，使f(t)g(t)在不同的有限时间宽度内是平稳信号，从而计算出各个不同时刻的功率谱。短时傅里叶变换使用一个固定的窗函数，窗函数一旦确定了以后，其形状就不再发生改变，短时傅里叶变换的分辨率也就确定了。如果要改变分辨率，则需要重新选择窗函数。短时傅里叶变换用来分析分段平稳信号或者近似平稳信号犹可，但是对于非平稳信号，当信号变化剧烈时，要求窗函数有较高的时间分辨率；而波形变化比较平缓的时刻，主要是低频信号，则要求窗函数有较高的频率分辨率。因此，短时傅里叶变换不能兼顾频率与时间分辨率的需求。短时傅里叶变换窗函数受到W.Heisenberg不确定准则的限制，时频窗的面积不小于2。这也就从另一个侧面说明了短时傅里叶变换窗函数的时间与频率分辨率不能同时达到最优。

然而，通常地震信号是十分复杂的，且有时候有效信号的能量较弱，因此，现有的基于短时傅里叶变换的地震信号分析方法无法从复杂地震信号中提取出能量较弱的有效信号。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置，以实现可以从复杂地震信号中提取出能量较弱的有效信号。

为达到上述目的，本发明一方面提供了一种基于连续小波变换的地震信号增强方法，包括以下步骤：

将地震信号分解为多尺度域特征信号；

选择所述多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度；

利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算，以建立小波权系数的修正系数；

根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号。

本发明的基于连续小波变换的地震信号增强方法，所述将地震信号分解为多尺度域特征信号，具体包括：

基于莫莱复值小波的信号多尺度域分解技术将地震信号分解为多尺度域特征信号。

本发明的基于连续小波变换的地震信号增强方法，所述利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算，以建立小波权系数的修正系数，具体包括以下步骤：

（1）、选定基准尺度作为小波并与处在分析时段的尺度域特征信号进行比较；

（2）、计算某一时刻的连续小波变换系数；

（3）、调整时间平移因子，然后重复步骤（1）～（2）直至所述分析时段覆盖所述尺度域特征信号的整个支撑区域；

（4）、调整尺度伸缩因子，然后重复步骤（1）～（3）直至完成多尺度域特征信号中所有尺度的连续小波变换系数。

本发明的基于连续小波变换的地震信号增强方法，所述根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号，具体包括：

根据公式重构所述地震信号，其中，C_ψ为连续小波变换系数，W_ψf(a,b)为小波频谱，ψ_a,b(x)为小波函数且a为尺度伸缩因子，b为时间平移因子。

再一方面，本发明还提供了一种基于连续小波变换的地震信号增强装置，包括：

尺度分解模块，用于将地震信号分解为多尺度域特征信号；

基准选择模块，用于选择所述多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度；

系数修正模块，用于利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算，以建立小波权系数的修正系数；

信号重构模块，用于根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号。

本发明的基于连续小波变换的地震信号增强装置，所述将地震信号分解为多尺度域特征信号，具体包括：

基于莫莱复值小波的信号多尺度域分解技术将地震信号分解为多尺度域特征信号。

本发明的基于连续小波变换的地震信号增强装置，所述系数修正模块利用所述基准尺度进行尺度域多道信号相关计算，以建立小波权系数的修正系数，具体包括以下步骤：

（1）、选定基准尺度作为小波并与处在分析时段的尺度域特征信号进行比较；

（2）、计算某一时刻的连续小波变换系数；

（3）、调整时间平移因子，然后重复步骤（1）～（2）直至所述分析时段覆盖所述尺度域特征信号的整个支撑区域；