[发明专利]一种基于自适应滤波与小波变换结合的地震波降噪方法

摘要

本发明提供一种基于自适应滤波与小波变换结合的地震波降噪方法，解决如何从混合信号中提取出利于分析解释的有效信号，压制噪声，即凸显有效信号,尽量去除干扰信号，实现信号与噪声分离的目的。首先考虑使用时间延迟估计的方法快速找到有用信号，此时的有用信号中仍然包含有部分频段的噪声；接着利用小波去噪的方法实现与有用信号频谱重合的部分噪声，实现精细去噪的目的，最终得到干净有效的地震波数据，可以反映地下地质结构真实情况，对地质情况做出正确合理的检测。

主权项

1.一种基于自适应滤波与小波变换结合的地震波降噪方法，其特征在于：包括以下步骤：1)自适应延时估计：采用自适应滤波器对检波器的输出信号进行滤波，在准则下自动调整滤波器的抽头系数，使得经滤波后的输出信号在该准则下与相应的延迟信号相等，所述准则为最小均方误差准则，而时延估值由滤波器的抽头系数加以处理得到；2)利用小波阈值降噪处理方法：通过将信号分解为不同时段和频带的不同系数，让有用信号集中在小波域中一些较大的小波系数，而干扰信号则分布于整个小波域，从而有效区分有用信号和噪声，处理有用信号频谱重合的部分噪声，实现精细去噪的目的；具体步骤为：步骤1：设检波器的输出信号为xj(k)，检波器输出信号中的高斯白噪声信号为nj(k)，j∈{1,2}；其中，x1(k)表示基准道检波器的输出信号，x2(k)表示当前道检波器的输出信号；设基准道检波器接收到的携带地质信息的有用信号为s1(k)，当前道检波器接收到的携带地质信息的有用信号为延迟信号s2(k)，当前道检波器与基准道检波器的时延为D，则延迟信号s2(k)＝s1(k‑D)；基准道检波器的输出信号可表示为：x1(k)＝s1(k)+n1(k)；当前道检波器的输出信号可表示为：x2(k)＝s2(k)+n2(k)；步骤2：对上述信号进行离散化采样得到：基准道检波器的输出信号x1(k)＝s1(k)+n1(k)；当前道检波器的输出信号x2(k)＝s2(k)+n2(k)；延迟信号s2(k)＝s1(k‑D)；其中，k表示采样时刻；根据插值定理得到有用信号s1(k)与延迟信号s2(k)之间的关系为：其中i表示自适应滤波器的抽头数；步骤3：令sinc(i‑D)＝h(i‑D)，其中，h(i‑D)表示自适应滤波器的抽头系数，则有：其中，p为滤波器抽头长度，从而使得自适应滤波器为可变抽头滤波器；步骤4：采用最小均方算法对自适应滤波器的抽头系数h(i‑D)进行实时调整，从而根据公式计算出时延D；步骤5：自适应滤波器根据时延D，过滤掉检波器输出信号xj(k)中的高斯白噪声信号nj(k)，从而得到携带地质信息的有用信号sj(k)；步骤6：令sj(k)为含噪地震信号fj(k)，对含噪地震信号fj(k)作离散小波分解变换得到：fj(k)＝s′j(k)+n′j(k)，其中，k表示采样时刻，k＝{0,1,2,...,N‑1}，N为采样点数，s′j(k)为地震信号，n′j(k)为噪声信号；地震信号s′j(k)对应的小波系数为uj,k，fj(k)对应的小波系数为wj,k；步骤7：采用无偏估计计算风险阈值λ，然后根据风险阈值λ对小波系数w_j,k进行阈值滤波处理：将大于风险阈值λ的w_j,k作为估计小波系数步骤8：判断是否成立，ε＝10^‑10，若否，回到步骤7；若是，则进入步骤9；步骤9：利用估计小波系数进行小波重构，得到估计信号将估计信号作为去噪后的地震信号。