[发明专利]一种基于时间移位和熵约束的地震信号编码方法

权利要求书

1.一种基于时间移位和熵约束的地震信号编码方法，其特征在于，将编码过程分为离线训练和在线测试两个阶段，包括S1和S2:

S1.在离线训练阶段，结合离线地震信号数据，通过迹对齐和编码参数训练两个步骤生成在线测试编码所需的字典和概率密度函数；

S2.在在线测试阶段，结合测试地震信号数据，通过迹对齐和熵约束稀疏编码生成时间移位参数、低频系数、高频系数、低频系数位置和非零系数位置信息传输到解码端，其中低频系数和高频系数通过熵编码后再进行传输；

在解码端包括S3：

S3.首先通过熵解码算法恢复低频系数和高频系数，并进一步结合低频系数位置和非零系数位置通过稀疏重建算法进行地震信号重建，最后通过时间移位恢复得到最终的重构地震信号数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于时间移位和熵约束的地震信号编码方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下内容:

S11：对离线地震信号数据进行迹对齐，包括时间移位稀疏编码和字典更新两个步骤，从而生成时间移位参数和重新对齐数据；

S12：对编码参数进行训练，生成概率密度函数和字典，包括熵约束稀疏编码、字典更新及概率密度函数更新三个步骤。

3.根据权利要求2所述的一种基于时间移位和熵约束的地震信号编码方法，其特征在于，所述步骤S11具体算法如下：

输入参数：离线地震信号Y＝[y₁,...,y_K]，最大迭代次数I，初始字典D₀，最大时间移位参数S，稀疏性L，每组里面段的数目N；

初始化：将输入信号Y划分为多个组，从而可以表示为Y＝[P₁,...,P_b,...,P_K/N]，其中P_b＝[y_(b-1)N+1,...,y_bN],b∈[1,K/N]，k和j为用于控制循环次数的变量，循环初始化k＝0，b＝0，j＝-S-1，字典初始化D⁽⁰⁾＝D₀；

主循环：令k＝k+1，如果k≤I，在第一循环内做以下运算：

令b＝b+1，如果在第二循环内做以下运算：

令j＝j+1，如果j≤S，在第三循环内做以下运算：

S111：对P_b沿着迹的方向进行整体平移，移动量为j，得到平移后的组P_b^j；

S112：基于字典D^(k-1)，采用ORMP算法对P_b^j进行稀疏表示，得到稀疏系数W_b^j；

S113：计算残差e^j，其中||·||_F代表Frobenius范数，即矩阵元素绝对值的平方和再开平方；

第三循环结束

S114：计算残差e^j的最小值，其中，j∈[-S,S]，并将最小值对应的j赋值给变量T^(k)_b，T^(k)_b代表在循环第k次时计算出的时间移位参数；

S115：将P_b整体移动T^(k)_b，并用移动后的结果更新P_b；

第二循环结束

S116：基于所有时间偏移后的地震信号数据，通过MOD方法训练并更新字典，生成字典D^(k)；

第一循环结束

输出：重新对齐的地震信号数据P_b，其中b∈[1,K/N]，，时间移位参数。