[发明专利]一种地震数据中工业干扰噪声无损分离方法

说明书

本发明公开了一种地震数据中工业干扰噪声无损分离方法，选择连续小波变换与离散余弦变换作为分别稀疏表示地震数据中有效信号和工业干扰噪声的字典，并构成一对超完备字典；然后读取单道地震数据，并计算归一化振幅谱峰度，设置一个阈值，大于该阈值认为该道地震数据存在工业干扰噪声；对确定的需要分离工业干扰噪声的单道地震数据，使用分块坐标松弛算法分离有效信号和工业干扰噪声，实现地震数据中工业干扰噪声无损分离的目的；重复以上步骤直到所有道数据处理完成。本发明能够在有效分离地震数据中工业干扰噪声的同时，几乎不对有效信号造成损伤，并且计算效率较高。

技术领域

本发明属于地震勘探数据处理技术领域，具体涉及一种地震数据中工业干扰噪声无损分离方法。

背景技术

在利用地震技术进行深层煤炭、油气勘探过程中，由于深采区内的输电线和采集设备分布比较密集，可以产生较强50Hz附近及其倍频成分的工业电干扰，严重影响了记录地震数据的信噪比，无法满足目前工业上对地震数据高保真度的要求。因此需要对地震数据中工业干扰噪声进行分离，来提高地震数据的信噪比和保真度。由于地震记录数据量大，因此工业干扰噪声分离方法需要具有较快的运算效率。

目前，采用的频率域陷波法会损伤有效信号，容易产生边界效应；而检波点域分离法需要将地震数据从炮域变换到检波点域，再将地震数据从炮域变换到共检波点域，反复抽道浪费大量时间和磁盘空间，效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地震数据中工业干扰噪声无损分离方法，通过分别选择能够稀疏表示地震数据中有效信号和工业干扰噪声的字典构成一组超完备字典，对工业干扰噪声达到一定强度的单道地震数据进行工业干扰噪声无损分离，节省时间，效率高。

本发明采用以下技术方案：

一种地震数据中工业干扰噪声无损分离方法，包括以下步骤：

S1、选择连续小波变换与离散余弦变换作为分别稀疏表示地震数据中有效信号和工业干扰噪声的字典，并构成一对超完备字典；

S2、读取单道地震数据并计算归一化振幅谱峰度P，当大于设定阈值则认为该道地震数据存在工业干扰噪声；

S3、使用分块坐标松弛算法对步骤S2确定的待分离工业干扰噪声的单道地震数据进行数据分离，分离出所有道数据的有效信号和工业干扰噪声，实现地震数据中工业干扰噪声无损分离。

具体的，步骤S1中，用选定的字典A₁即连续小波变换和A₂即全局离散余弦变换，构成一组超完备字典，稀疏表示信号s，计算稀疏表示系数：

s＝s₁+s₂

其中，x₁为重构系数中与A₁对应的部分；x₂为重构系数中与A₂对应的部分；为拉格朗日乘子；s₁、s₂分别为地震数据中的有效信号和工业干扰噪声；

选择连续小波变换作为稀疏表示地震数据中有效信号的字典，连续小波变换为：

其中，WT_x(a,τ)为待分析信号的连续小波变换系数，a表示尺度因子，x(t)表示待分析信号，ψ(t)表示Morlet母小波，t为时间，τ为平移量，*表示共轭；

连续小波变换的反变换为：

其中，常数C_Ψ＜∞为其容许条件；

构造全局离散余弦变换作为稀疏表示光缆耦合噪声的字典，全局离散余弦正变换为：