[发明专利]一种基于信噪分类的音频大地电磁信号去噪方法

说明书

本发明公开了一种基于信噪分类的音频大地电磁信号去噪方法，包括：提取音频大地电磁信号样本；分别计算每个音频大地电磁信号样本多重分形谱的不均匀度和不规则度；利用每个音频大地电磁信号样本多重分形谱的不均匀度、不规则度以及每个音频大地电磁信号样本的类别值来训练预设分类模型得到信噪分类数学模型；依据信噪分类数学模型对待处理的实测音频大地电磁信号进行分类得到非强干扰的信号段和受强干扰的信号段；对受强干扰的电磁信号段进行匹配追踪去噪处理；将去噪处理后的信号段与非强干扰的信号段进行合并得到重构的音频大地电磁有用信号。通过上述方法获取质量更高的音频大地电磁信号，能有效避免非强干扰信号被滤除的情况，提高去噪精度。

技术领域

本发明属于电磁勘探数据处理领域，具体涉及一种基于信噪分类的音频大地电磁信号去噪方法。

背景技术

目前，音频大地电磁测深(Audio magnetotelluric，AMT)是基于大地电磁测深原理，是一种平面波卡尼亚电阻率频率域电磁测深法。由于人文电磁干扰源复杂，导致有些干扰在音频大地电磁时间序列上表现出明显特征，如脉冲干扰、工频噪声等；有些则不明显，但在频谱上有较强的特征，如地磁噪声等；有些则在时间序列和频谱上均显示不出任何特征，如地质噪声等。正是因为这些噪声与电磁信号叠加在一起，严重影响了音频大地电磁数据质量，制约了地电结构的可解释性。

随着国民经济和重工业生产的飞速发展，音频大地电磁测深适用于深度的工程勘探，其中，音频大地电磁信号采集时间短，受强干扰影响情况急剧加深。因此，如何挖掘音频大地电磁信号中更鲁棒性的特征参数，将音频大地电磁有用信号和强干扰进行定量区分，精细地保留更丰富的低频段音频大地电磁有用数据将是其研究热点。目前，地球物理学家们相继提出了一系列技术，主要集中在四个方面：远参考法、稳健阻抗估计、时频转换技术和时间域去噪。这些方法在一定程度上均可改善音频大地电磁数据质量。然而，由于这些技术仅是对采集的数据进行整体处理，缺少对信号和干扰的分类，且无法划分非强干扰的信号和强干扰，导致非强干扰的信号也被随之滤除，在矿集区要获取高置信度的音频大地电磁有用信号面临巨大困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于信噪分类的音频大地电磁去噪方法，通过对音频大地电磁信号进行先信噪分类后去噪的方式来获取质量更高的音频大地电磁信号，解决现有的将非强干扰的信号也进行滤除的问题。

一种基于信噪分类的音频大地电磁去噪方法，包括如下步骤：

步骤1：从采集的音频大地电磁信号中提取电磁信号样本；

其中，提取的所述音频大地电磁信号样本分为非强干扰的电磁信号和受强干扰的电磁信号；

步骤2：分别计算每个电磁信号样本的多重分形谱，并计算出各自多重分形谱的不均匀度和不规则度；

步骤3：利用每个电磁信号样本多重分形谱的不均匀度、不规则度以及每个电磁信号样本的类别值来训练预设分类模型得到信噪分类数学模型；

其中，每个电磁信号样本的类别值表示电磁信号是否受强干扰来编码，所述信噪分类数学模型的输入数据为电磁信号多重分形谱的不均匀度和不规则度，输出数据为对应电磁信号的类别值；

步骤4：依据步骤3中的信噪分类数学模型对待处理的实测音频大地电磁信号进行分类得到非强干扰的电磁信号段和受强干扰的电磁信号段；

其中，将实测的音频大地电磁信号划分为J段，并分别计算每段电磁信号多重分形谱的不均匀度和不规则度，再将每段电磁信号的不均匀度和不规则度输入信噪分类数学模型得到每段电磁信号的类别值，J为正整数；

步骤5：对步骤4中划分为受强干扰的音频大地电磁信号段进行匹配追踪去噪处理；

步骤6：将去噪处理后的音频大地电磁信号段与步骤4中划分为非强干扰的音频大地电磁信号段进行合并得到重构的音频大地电磁有用信号。