[发明专利]基于CEEMD的地震信号高分辨率处理方法

权利要求书

1.一种基于CEEMD的地震信号高分辨率处理方法，其特征在于,包括以下步骤：

(1)获取地震剖面，求取该剖面的平均振幅谱，分析平均振幅谱的有效频带范围，根据频带范围确定其低通、低截、高通、高截的阈值，排列成阈值集合G，地震剖面由单道地震信号构成，所述单道地震信号为用于勘探地下岩层性质和形态的时域信号；

(2)对其中一单道地震信号进行CEEMD分解，得到多个IMF分量和剩余分量；

(3)根据CEEMD分解得到的IMF分量排列特征，利用相关系数-阈值法确定阈值H，通过阈值H的甄别，将IMF分量分为有效频段内的IMF分量和剩余的IMF分量；利用相关系数-阈值法确定阈值H能通过以下两种方案：

方案一：(31)利用下式计算出各个IMF分量与原始地震信号的相关程度Q，即

式中Q(j)代表第j个IMF信号与原始地震信号的相关程度，

(32)通过以下公式计算阈值H，

其中M为CEEMD分解得到的IMF分量的个数；

(33)依据CEEMD分解得到的IMF分量满足从高频到低频的依次排列分布的特征，首先利用下式将IMF分量分成A、B两部分，即

Q_L=maxQ(j)，j=1，2，3，...，M

接着，利用下式将A部分的IMF分量分成A₁、A₂两部分，即

最终得到的B部分和A₂部分内的IMF分量为有效频带内的IMF分量，A₁部分的IMF分量为剩余的IMF分量；

方案二：(31)计算出各个IMF分量与原始地震道信号的相关程度Q，即

式中Q(j)代表第j个IMF信号与原始地震信号的相关程度，

(32)通过以下公式计算出ρ值，得到阈值H；

ρ_H＝max(ρ_j),j＝2,3,…M

(33)依据CEEMD分解得到的IMF分量满足从高频到低频依次排列的特点，用阈值H对IMF分量进行分类，具体公式如下：

(4)对有效频段内的IMF分量进行叠加，并用阈值集合G对叠加后的信号进行高分辨率处理；

(5)将高分辨率处理后的IMF分量和剩余的IMF分量进行信号重构，得到高分辨率处理后的单道地震信号；

x′(t)是高分辨率处理后的单道地震信号；imf′(t)表示高分辨率处理后的有效频带内的IMF分量；imf(t)代表剩余的IMF分量；r_n(t)为剩余分量；M为CEEMD分解得到的IMF分量的个数，m为有效频段内的IMF分量个数；

(6)重复步骤(2)-(5)，对剩余单道地震信号逐道进行处理，最后依据处理的顺序依次排列所有高分辨率处理后的单道地震信号，获得高分辨率的地震剖面，用于地震解释。

2.根据权利要求1所述的基于CEEMD的地震信号高分辨率处理方法，其特征在于：步骤(2)中，具体方法为：

(21)向原始单道地震信号中加入n组白噪声，白噪声是以正、负对互补的方式加入，从而生成一对添加噪声后的信号：

式中：x(t)为原始单道地震信号；N_i(t)为白噪声；M_i1(t),M_i2(t)分别为加入正、负成对噪声后的信号对,得到的加噪信号个数为2n；

(22)对每个加噪信号进行EMD分解，各自得到一组IMF分量，其中第i个信号的第j个IMF分量表示为imf_ij(t)，并通过下式得到imf_j(t)，

其中，imf_j(t)表示CEEMD分解得到的第j个IMF分量；

(23)原始地震信号x(t)表示为M个IMF分量与剩余分量r_n(t)之和，如下式所示

3.根据权利要求1所述的基于CEEMD的地震信号高分辨率处理方法，其特征在于：步骤(4)具体为：

(41)原始地震信号记录为x(t)，变换到频率域为

其中A(f)为地震记录的振幅谱，φ(f)为相位谱，采用平滑滤波的方法，由A(f)估算出地震记录振幅谱的衰减曲线B(f),其公式为

其中H(n)为滤波器的平滑因子，采用三角滤波算子，其公式为

N为半滤波算子长，式中n为滤波算子样点序号；

(42)振幅补偿曲线C(f)为：

式中f_LC、f_LP、f_HP、f_HC、f_Nq分别为地震信号的低截、低通、高通、高截、Nyquist频率；T是与白噪系数U有关的稳定系数，即

(43)用地震记录的原振幅谱对振幅补偿曲线C(f)进行标定，同时对补偿的结果进行线性加权处理,具体按照下式：

K为高频增强系数，取值范围为K＞1，△f为频率采样间隔；

(44)将A′(f)变换回时域，得到振幅补偿后的最终结果为：