[发明专利]一种基于自适应变分模态分解的地震数据降噪方法

权利要求书

1.一种基于自适应变分模态分解的地震数据降噪方法，其特征在于：该方法包括，

S1选择分解模态数K和惩罚因子α，设定对照参数K₀＝0,α₀＝0和SNR₀＝0；

S2使用选择的K和α作为变分模态分解(VMD)的参数，对地震信号进行变分模态分解处理；

S3计算分解结果的信噪比SNR，与对照参数SNR₀比较，若SNR>SNR₀,则SNR₀＝SNR,K₀＝K,α₀＝α，若SNR<＝SNR₀，对照参数不变；

S4重复S1、S2、S3步骤，直至所有的K和α参数都遍历完成，使用K₀和α₀进行变分模态分解，分解得到的结果即为最优的降噪信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应变分模态分解的地震数据降噪方法，其特征在于对信号可以进行自适应最优参数选取，避免主观选取分解参数的随机性和偶然性，通过变分模态分解改善了地震数据降噪效果。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应变分模态分解的地震数据降噪方法，其特征在于：S2中的变分模态分解为通过构造并求解约束变分问题将原始信号分解为指定个数的模态分量。

4.根据权利要求1所述的一种基于自适应变分模态分解的地震数据降噪方法，其特征在于：S3中的信噪比为信号能量与噪声能量的比值的对数。

5.根据权利要求1所述的一种基于自适应变分模态分解的地震数据降噪方法，其特征在于：

步骤300将采集到地震数据按道数进行分解；

步骤301确定参数分解模态数和惩罚因子范围，设定对照参数K₀＝0,α₀＝0和SNR₀＝0；

步骤302选择分解模态数K和惩罚因子α；

步骤303使用选择的参数对信号进行变分模态分解；

步骤304计算分解后信号的信噪比SNR；

步骤305判断信噪比大小，若SNR>SNR₀,SNR₀＝SNR,K₀＝K,α_0＝α，若SNR<＝SNR₀，对照参数不变；

步骤306重复步骤301-305直至参数范围内参数选择完毕；

步骤307使用K₀和α₀即SNR₀对应的参数进行变分模态分解即可得到降噪后地震数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于自适应变分模态分解的地震数据降噪方法，其特征在于：

变分模态分解的模型为将信号分解为有限个具有带宽限制的固有模态函数并且每个模态函数u_k都围绕在各自的中心频率w_k周围，最终使每个模态的带宽之和最小，约束条件为各带宽之和等于输入信号f，k＝1,2,...,K；变分模态分解的模型具体的构造步骤如下所示：

(1)对每个模态信号u_k进行希尔伯特变换得到每个模态信号的解析信号：

δ(t)为冲击函数，j为虚数单位，t为信号的采样时间；

(2)对各解析信号预估一个中心频率w_k，将解析信号频谱变换到基带上，得到解调信号如下：

(3)计算上述解调信号的梯度的二范数，估计出各分量的带宽，受约束的变分问题如下：

其中，{u_k}等同于{u₁,...,u_K},{w_k}等同于{w₁,...,w_K},等同于f代表进行分解的地震信号。