[发明专利]基于主成分分析的地震资料工频干扰自动识别与压制方法

摘要

本发明涉及一种基于主成分分析的地震资料工频干扰自动识别与压制方法，通过计算地震记录各道平均能量值，根据平均能量值差异性自动识别工频干扰道，提取出包含干扰道的若干相邻道组成地震干扰道集，根据工频干扰噪声的强相关性，利用主成分分析技术对特征向量进行重构以达到压制工频干扰的目的。由于引入主成分分析在去噪的同时削弱了有效信号的能量，为此对重构数据又进行了保幅处理，保证了地震记录的道一致性。经验证，本发明公开的一种基于主成分分析的地震资料工频干扰自动识别与压制方法能够实现对地震资料中工频干扰的自动识别与压制，有效提高了地震资料质量，特别是对于修复由工频干扰引起的原始地震记录的坏道具有重要意义。

主权项

一种基于主成分分析的地震资料工频干扰自动识别与压制方法，包括以下步骤：a、针对待处理的原始地震记录，选取记录时间位于中下段的时窗TW，计算该地震记录在TW内的各道平均能量值，如公式Ei=1kΣj=1kxi(tj)2---(1)]]>其中Ei为时窗内地震记录第i道平均能量值，xi(tj)为时窗内地震记录第i道的第j个采样点值，i＝1,2…n，n为地震记录总道数，j＝1,2…k，k为时窗内地震记录的采样点数，时窗TW的长度建议为总记录长度的到时间内；b、定义第l道特征因子根据λl的取值识别干扰道，El为地震记录第l道在TW内的平均能量值，q为TW内具有最小平均能量值的地震道号，其中l＝1,2,…n，识别干扰道具体步骤如下：b1、若对所有道均存在λl＜5，表明该地震记录无显著工频干扰，无需后续去噪过程，否则执行步骤b2；b2、若λl≥5，表明地震记录有显著工频干扰，记第l道为干扰道，记为Ul；c、提取与Ul相邻且包括Ul的连续5道记录组成子地震干扰道集，记为X，X中每一道为一列，求出X每列的均值，并用X中的每个元素减去该列的均值，得到X处理后的子地震道集，记为X*；d、计算X*的协方差矩阵Γ，如公式Γ=X*·X*Tb-1---(2)]]>其中b为X*的列数，X*T为X*的转置矩阵，“·”表示矩阵乘法；e、利用奇异值分解法计算出协方差矩阵Γ的特征值矩阵Λ和特征向量矩阵R，则存在公式Γ＝R·Λ·RT  (3)其中Λ为特征值从大到小排列的对角矩阵，R每一列为对应特征值的特征向量，RT为转置矩阵，满足RT·R＝R·RT＝E,E为单位矩阵；f、X经RT线性映射，得到主成分矩阵，如公式Φ＝RT·X  (4)其中Φ为主成分矩阵；g、将Φ第一行置0，得到Φ'，令X1*＝R·Φ'  (5)其中X1*为重构矩阵；h、提取X1*中对应干扰道的数据，记为Ul'，对Ul'进行保幅处理，如公式Ul*=Ul′·A2A1---(6)]]>其中Ul*为保幅处理后干扰道信号，A1为去噪后干扰道信号振幅绝对值的平均值，A2为与Ul相邻两道数据的振幅绝对值平均值之和的平均。