[发明专利]基于主成分分析的地震资料工频干扰自动识别与压制方法

权利要求书

1.一种基于主成分分析的地震资料工频干扰自动识别与压制方法，包括以下步骤：

a、针对待处理的原始地震记录，选取记录时间位于中下段的时窗T_W，计算该地震记录在T_W内的各道平均能量值，如公式

$E_i=\frac{1}{k}\underset{j=1}{\overset{k}{\Σ}}{x}_i{\left(t_j\right)}^2---\left(1\right)$

其中E_i为时窗内地震记录第i道平均能量值，x_i(t_j)为时窗内地震记录第i道的第j个采样点值，i＝1,2…n，n为地震记录总道数，j＝1,2…k，k为时窗内地震记录的采样点数，时窗T_W的长度建议为总记录长度的到时间内；

b、定义第l道特征因子根据λ_l的取值识别干扰道，E_l为地震记录第l道在T_W内的平均能量值，q为T_W内具有最小平均能量值的地震道号，其中l＝1,2,…n，识别干扰道具体步骤如下：

b1、若对所有道均存在λ_l＜5，表明该地震记录无显著工频干扰，无需后续去噪过程，否则执行步骤b2；

b2、若λ_l≥5，表明地震记录有显著工频干扰，记第l道为干扰道，记为U_l；

c、提取与U_l相邻且包括U_l的连续5道记录组成子地震干扰道集，记为X，X中每一道为一列，求出X每列的均值，并用X中的每个元素减去该列的均值，得到X处理后的子地震道集，记为X^*；

d、计算X^*的协方差矩阵Γ，如公式

$\mathrm{\Γ}=\frac{X^{*}\·X^{{*}^T}}{b-1}---\left(2\right)$

其中b为X^*的列数，X^*T为X^*的转置矩阵，“·”表示矩阵乘法；

e、利用奇异值分解法计算出协方差矩阵Γ的特征值矩阵Λ和特征向量矩阵R，则存在公式

Γ＝R·Λ·R^T(3)

其中Λ为特征值从大到小排列的对角矩阵，R每一列为对应特征值的特征向量，R^T为转置矩阵，满足R^T·R＝R·R^T＝E,E为单位矩阵；

f、X经R^T线性映射，得到主成分矩阵，如公式

Φ＝R^T·X(4)

其中Φ为主成分矩阵；

g、将Φ第一行置0，得到Φ'，令

X₁^*＝R·Φ'(5)

其中X₁^*为重构矩阵；

h、提取X₁^*中对应干扰道的数据，记为U_l'，对U_l'进行保幅处理，如公式

${U_l}^{*}={U_l}^{\′}\·\frac{A_2}{A_1}---\left(6\right)$

其中U_l^*为保幅处理后干扰道信号，A₁为去噪后干扰道信号振幅绝对值的平均值，A₂为与U_l相邻两道数据的振幅绝对值平均值之和的平均。