CEEMDAN和小波包方法在地震信号降噪中的应用

地震信号是典型的非平稳随机信号,容易受到场地条件和周边环境的影响,产生噪声干扰。采用自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）方法,对地震数据进行分析预处理,将地震信号分解成一系列具有不同特征时间尺度的固有模态函数（IMF）;对各IMF分量进行自相关计算,筛选含噪IMF分量,使用软阈值小波包方法进行去噪处理,与无噪分量进行重构,从而降低噪声干扰,提高数据质量。     

CEEMD与小波变换联合去噪方法研究

作为经验模态分解(EMD)的改进型算法,完备总体经验模态分解(CEEMD)不但有效解决了EMD的模态混叠问题,同时也保留了EMD处理非平稳信号的优势,如自适应性、二进滤波特性等.CEEMD能自适应地将一个复杂信号分解为一系列本征模态函数(IMF)分量,且IMF分量满足从高频到低频系列分布,随机噪声往往分布在第一个或前几个高频IMF分量.考虑到地震信号的非平稳性和去噪方法对非平稳信号的适应性,针对CEEMD直接舍弃高频IMF分量去噪容易造成高频有效信息损失以及小波阈值去噪方法存在的不足,本文提出了一种基于CEEMD的小波阈值去噪方法.该方法首先引入自相关曲线判别出含噪较多的高频IMF分量,然后对CEEMD直接去噪要舍弃的这些含噪高频分量进行小波阈值降噪,以保留这些分量中的高频有效信息,最后与不含噪声的其他IMF分量一起重构原信号.模型和实际地震数据试算结果表明,该方法在显著提高地震数据信噪比的同时,能有效地保留原信号中的高频有效成分和弱信号信息,是一种相对保幅的有效去噪方法.     

最优小波基选择法在测震数据干扰处理中的研究与应用

选取成都地震台的测震数据作为研究样本,将不同的小波基进行了以重构精度、相对SNR值以及去噪后频谱的分析结果为依据的筛选流程。结果显示:bior2.4小波基重构精度最佳、去噪效果良好、更加完整地保留了样本的有效高频信号,是适合成都地震台测震数据的最优小波基。将其应用于成都地震台的测震数据干扰处理,波形去噪效果明显,波形的信噪比得到明显提高,对震级计算并无显著影响。     

基于EMD小波阈值滤波的地磁数据去噪分析

采用小波阈值滤波、经验模态分解滤波和基于经验模态分解的小波阈值滤波3种方法,对磁通门磁力仪观测数据进行去噪,有效去除或抑制郫县地震台地磁数据的地电干扰.     

基于压缩感知的小波阈值和CEEMD联合去噪方法

中深层地质条件复杂,地震资料品质差,主要表现为:地震资料信噪比低、有效信号弱.如何在去噪的同时有效保留弱有效信号,获取高信噪比的地震数据成为地震数据处理的关键问题.传统小波阈值与互补集合经验模态分解(CEEMD)联合去噪方法相比单一方法可以获取更高品质的地震数据.基于压缩感知理论的去噪方法利用地震数据在变换域中的稀疏特性,通过设定稀疏基矩阵和测量矩阵,可以将地震数据去噪问题转化成求解最优化问题,通过最优解重构原始信号,实现对地震资料的去噪处理.该方法能够在有效衰减随机噪声的同时最大限度的保留有效信号.本文基于压缩感知理论开展小波阈值去噪方法研究,并在此基础上结合CEEMD方法对含噪较多的固有模态分量进行有针对性的随机噪声压制.通过对含噪数据开展不同方法的去噪结果对比可见,本文方法可以在保证高信噪比的基础上更为有效的保留弱有效信号,数值试算验证了该方法对弱有效信号地震数据去噪具有显著优势.     

基于频率域经验模式分解阈值滤波的核磁共振测井信号去噪

核磁共振测井信号易受到地层环境和测井设备的干扰,使得测井信号信噪比低下,严重影响后续T_2谱的反演和储层参数的计算.将经验模式分解与阈值滤波技术结合,首先通过Fourier变换将含噪的测井信号变换到频率域,再对实部和虚部分别进行经验模式分解后的阈值滤波,最后将去噪后的实部和虚部分量组合成新的复数序列,通过Fourier反变换恢复时域的测井信号,达到压制噪声的目的.应用该方法对仿真和核磁共振测井信号进行了分析,并与小波软阈值去噪结果进行了对比.结果表明:本文方法在消除噪声的同时,能很好地保留核磁共振测井信号的波形和特征,相比小波软阈值滤波方法,去噪后噪声抑制比由18.17提高到了24.33,幅值衰减比由21.54下降到了17.86,很好地保留了峰形特征,突出了反演的T_2曲线中被淹没的有用信息,为孔隙度、可动流体等储层参数的精确计算提供了保障,为核磁共振测井信号的去噪开拓了新思路.     

基于分块字典学习理论的地震数据去噪

随着油气勘探观测环境愈发复杂,采集的地震数据常常掺杂各种噪声信号,导致勘探目标引起的有效微弱信号被覆盖,严重影响高精度的地震勘探数据解译,因而有效的压制地震勘探数据噪声显得越发重要。本文采用字典学习策略,将复杂地震数据进行分块,通过分块数据的字典学习获取字典原子,构建高精度的字典学习地震数据稀疏表示,通过两次迭代更新字典原子,进行数据去噪。将本文的字典学习算法应用于含随机噪声的模拟数据和实测地震勘探数据处理,验证该算法的可行性及有效性。结果表明,本文算法有效去除了随机噪声,保留了有效信号同相轴,提高了信噪比,可为复杂含噪地震数据的去噪处理提供新的技术手段。      

模型约束下的在线字典学习地震弱信号去噪方法

本文针对噪声成分和噪声结构的复杂性及弱信号的特征,发展了最新的在线字典学习去噪方法.在线字典学习去噪方法是以数据驱动的方式,反复进行学习构建字典方式,求得信号的稀疏性解以实现对信号的去噪,在此基础上,提出了数据驱动与模型驱动联合的模型约束下的在线字典学习去噪方法,先通过模型驱动方式获得一个较优质的学习样本以构建字典再进行去噪处理.通过和传统小波变换进行理论地震合成记录的效果对比,在高噪声比例的弱信号情况下远远优于传统的时频域去噪方法.实际数据去噪处理表明,模型约束下的在线字典学习去噪方法是一种有效的去噪方法,这种联合去噪方式能在高噪声背景下有效地提取出弱信号,具有广阔的推广应用前景.     

基于CEEMDAN和SWT的地震信号随机噪声压制

完备集合经验模态分解(CEEMD)通过添加正负成对辅助噪声可较好的解决集合经验模态分解(EEMD)中信号被噪声污染的问题,但CEEMD方法分解后的单个本征模态函数(IMF)分量中仍存在部分随机噪声信息.通过转变辅助噪声形式和分解流程提出自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)方法,该方法在较少集总次数和筛选迭代次数的情况下,即可实现优良的信噪分离功能,大大缩减处理耗时,具备分解精度高、具有完备性的特征.同时,针对传统经验模态分解(EMD)类方法去噪时直接舍弃第1～2阶高频IMF分量,导致其内高波数有效能量损失的问题,通过计算相邻IMF分量互信息熵获取高频噪声和低频有效信号的最优能量分界,对分界点前的各阶IMF分量进行同步压缩小波变换(SWT)处理,分离有效高频信息,最后与低频IMF分量重构达到噪声压制的目的.合成及实际地震资料处理结果表明,本文联合多步骤地震随机噪声压制策略具有较好的去噪效果和能量保持能力,在运算耗时指标上优于传统的EMD噪声辅助类方法.     

基于深度残差网络与MVMD的多通道地磁信号处理

地磁数据在地震预报、空间天气监测、矿产资源勘查、地球深部构造探索等领域具有重要价值.但现有的地磁台站观测数据受到人文噪声污染的问题日益严重,给地球内部高精度成像带来了极大困难.为此,我们将深度残差网络(residual network, ResNet)与多元变分模态分解(multivariate variational mode decomposition, MVMD)引入到地磁信号的处理,提出一种新颖的多通道地磁信号处理方法.首先,利用深度残差网络对大量人工标记的数据集进行训练,得到基于残差网络的地磁信噪识别模型;然后,利用训练好的模型识别出观测信号中的含噪片段;之后,利用MVMD对含噪片段进行多通道的信噪分离,得到去噪后的片段;最后,用去噪后的片段代替原始观测信号中的含噪片段,得到完整的高质量信号.为验证方法的有效性,我们设计了仿真实验,结果表明所提方法可以将观测信号的信噪比提高约15 dB,相对于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)、互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode ...     

地震数据去噪中的小波方法

地震资料去噪是地震数据处理中是必不可少的步骤,随着地震勘探的进步和勘探目的层加深,对地震资料的信噪比和分辨率提出了越来越高的要求.小波分析作为一个新兴的数学方法在地震资料去噪中也有巨大的潜力.本文从小波去噪的特点出发,介绍了小波分频和小波域阈值去噪的特点,并详细总结了地震资料去噪中的小波方法,主要有面波的压制和随机噪声的衰减.最后简要叙述了地震资料小波去噪的一些问题和发展.     

基于一种改进凸集投影方法的地震数据同时插值和去噪

基于稀疏反演的地震插值方法是一种重要的插值方法,然而大多数这类方法只针对无噪声数据或者高信噪比数据插值.实际上,地震数据含有各种噪声,使得插值问题变得更加困难.凸集投影方法是一种高效的插值算法,但是对于含噪声数据的插值效果不理想,针对含噪声数据提出的加权凸集投影方法能够实现同时插值和去噪,但是除了最小阈值需要认真选取外,增加一个权重因子来实现去噪功能.本文由迭代阈值算法推导出加权凸集投影方法,证明其是解无约束优化问题的一种方法,加权因子可以看作拟合误差项的系数.本文还提出了一种改进的凸集投影方法,与原始凸集投影方法相比该方法不需要增加任何计算量,只要通过阈值的选择来进行插值和去噪.数值模拟证明了该算法的计算效率,并且对含噪声数据能够实现较好的插值效果;先插值后去噪的结果证明了同时去噪和插值算法的可靠性和稳定性.     

第二代小波变换及其在地震信号去噪中的应用

本文讨论了第二代小波变换的基本原理和变换过程，并将第二代小波变换引入到地震资料去噪处理中，基于提升法的小波变换是一种柔性的小波构造方法，它使用线性、非线性或空间变化的预测和更新算子，并能确保变换的可逆性。通过对模拟数据和实际资料的处理，证明了的它对地震信号去噪具有很好的效果。离散信号的小波去噪可分为三步：小波分解，系数缩减（切除噪声部分），信号重建。目前常用的小波去噪的方法有硬阈值法和软阈值法，这里采用软阈值法去噪。本文的提升变换采用的是Deslauriers-Dubuc（4，2）小波，基于以上变换方法，分别对含噪的模拟数据及实际地震数据进行3级可逆提升变换，对每一级上的细节信号按上述的软域值法进行处理，削减小波系数中的噪声部分，从而实现了信号去噪，结果证明去除随机噪声的效果是令人满意的。     

小波分析在提高核磁共振找水信号信噪比中的应用探讨

地面核磁共振(SNMR)找水方法是目前唯一能直接找到地下水的地球物理新方法。由于该方法接收灵敏度高,因此对电磁噪声也很敏感。为了提高信噪比和新方法的找水效果,必须对接收到的信号进行去噪处理。本文使用了小波分析去噪提高核磁共振信号信噪比的方法,并通过对湖北省新洲工区和王家湾工区实测数据的小波处理和对比分析,证明了这种方法的有效性。     

多小波方法及其在深地震测深数据去噪中的应用

在宽角反射/折射地震测深数据处理中,仍多用基于傅里叶变换的滤波方法和小波去噪方法。鉴于傅里叶方法对稳态信号很有效但对非稳态的地震信号效果不佳的状况以及小波不能同时具有正交性、紧支性、对称性,本文给出了基于多小波的去噪方法,多小波具有正交性、对称性、紧支性,克服了传统小波的缺陷。编写了多小波去噪方法的人机交互软件。该软件可以方便快捷地显示宽角反射/折射地震记录截面,进行多小波域的阈值去噪。实例计算结果表明,本文所述方法和编写的软件有效且可行。     

分形守恒定律在地震数据去噪与增强上的应用

分形守恒定律是一种基于偏微分方程的滤波方法.方程最显著的特征是将互为矛盾的两项——分形反扩散项与经典的扩散项结合在一起.反扩散项起信号增强的作用,而去噪的作用在扩散项中体现.通过分形指数,扩散与反扩散的系数可实现滤波器的调节.本文应用这个新颖的滤波模型来实现地震资料中随机噪声的消减,同时又能增强有效的地震信号.方程的求解基于傅里叶变换.对合成地震记录的测试表明。本算法在不同强度的噪声环境中(信噪比为-5 dB至10 dB)都能很好地恢复同相轴,提高信噪比.通过对实际共炮点资料的处理结果表明,基于分形守恒定律的新滤波方法能有效的压制随机噪声并改善同相轴的连续性.     

基于经验模态分解的分数维地震随机噪声衰减方法

经验模态分解算法(EMD)是一种基于有效波和噪声尺度差异进行波场分离的随机噪声压制方法,但由于实际地震数据波场复杂,导致模态混叠较严重,仅凭该方法进行去噪很难达到理想效果.本文基于EMD算法对信号多尺度的分解特性,结合Hausdorff维数约束条件,提出一种用于地震随机噪声衰减的新方法.首先对地震数据进行EMD自适应分解,得到一系列具有不同尺度的、分形自相似性的固有模态分量(IMF);在此基础上,基于有效信号和随机噪声的Hausdorff维数差异,识别混有随机噪声的IMF分量,对该分量进行相关的阈值滤波处理,从而实现有效信号和随机噪声的有效分离.文中从仿真信号试验出发,到模型地震数据和实际地震数据的测试处理,同时与传统的EMD处理结果相对比.结果表明,本文方法对地震随机噪声的衰减有更佳的压制效果.     

地震资料去噪方法技术综合评述

地震资料去噪,无论是叠前还是叠后,都是处理中非常重要的内容.随着勘探技术的进步,地球物理界积累和开发的去噪软件已越来越多.对各种去噪方法进行分门别类,阐述其基本原理、物理意义、适用条件、发展前景,既有理论价值又有实际指导意义.本文从噪声的特征出发,首先对地震资料噪声进行了分类;然后综合评述了目前实际生产中常用的几种去噪方法,包括频率域滤波、频率波数域滤波、频率空间域滤波、Radon变换、聚束滤波、基于小波分解和重建的去噪方法等;最后还简述了去噪技术的应用及发展情况.     

基于自相关函数特性的CEEMD全局阈值去噪方法研究

完备总体经验模态分解(CEEMD)克服了经验模态分解(EMD)的模态混叠问题,依据信号自身的特点,将待分析的复杂信号分解为一系列不同尺度的固有模态函数(IMF)的子信号,且各IMF分量的频率由高到低依次排列,是一种适用于分析处理非线性非平稳信号的强大的信号分析技术.地震资料中的随机噪声一般属于高频率的信号,在CEEMD中往往分布在前几个高频IMF分量,本文针对基于CEEMD的分频去噪和基于CEEMD的小波阈值去噪等方法的不足,在前人基于EMD阈值去噪的基础上设计了自相关函数统计特性与CEEMD全局阈值联合去噪方法.该方法先对CEEMD分解的若干个模态分量进行自相关,寻找到噪声主导模态和信号主导模态,然后利用设计的全局阈值对噪声主导模态进行去噪,最后将处理后和未处理的固有模态函数进行重构,得到最终的去噪结果.模型试算和实际地震资料处理都验证了此方法在提高信噪比,保留原信号高频有效成分和弱信号信息上的有效性.     

地震资料去噪方法、技术综合评述

地震资料去噪，无论是叠前还是叠后，都是处理中非常重要的内容.随着勘探技术的进步，地球物理界积累和开发的去噪软件已越来越多.对各种去噪方法进行分门别类，阐述其基本原理、物理意义、适用条件、发展前景，既有理论价值又有实际指导意义.本文从噪声的特征出发，首先对地震资料噪声进行了分类；然后综合评述了目前实际生产中常用的几种去噪方法，包括频率域滤波、频率波数域滤波、频率空间域滤波、Radon变换、聚束滤波、基于小波分解和重建的去噪方法等；最后还简述了去噪技术的应用及发展情况.