一种基于压缩感知的随机噪声压制方法

随着高精度地震勘探技术的发展,利用高保真的方法提高地震资料信噪比成为了去噪处理的关键。曲波域阈值法能够有效地压制随机噪声,但易产生伪吉布斯震荡现象,造成信号局部畸变,从而影响处理效果。针对这一问题,提出一种基于压缩感知理论（Compressing Sensing,简称CS）的地震信号去噪方法,该方法利用随机噪声和有效信号在曲波稀疏域稀疏表征的差异来分离随机噪声。其实现步骤为:将地震数据变换到曲波域;利用压缩感知理论和全变差正则化算法重构曲波系数;曲波逆变换得到压制噪声后的重构地震数据。理论模型和实际资料应用表明,该方法能够很好规避伪吉布斯现象带来的信号失真问题,进一步提高了资料的信噪比。      

基于离散小波变换的地震资料自适应高频噪声压制

针对现有的小波变换阈值去噪方法无法适用于地震资料高频噪声压制的缺点,笔者分别对阈值函数和阈值选取方案进行了改进,提出了连续硬阈值函数与自适应阈值相结合的地震资料高频噪声压制方法.连续硬阈值函数兼具软、硬阈值函数的优点,可提高重构地震信号的保真度,减少人为噪声误差;自适应阈值方案可根据非平稳地震数据中的能量时变、空变分布特点,通过引入不同子带小波系数标准差、代数平均值以及几何平均值等统计参数,使阈值能够随不同子带的小波系数能量变化而自动调整,以适应地震资料高频噪声压制的要求.实际地震数据处理结果表明,笔者提出的方法在提高信噪比的同时,可保护陡倾角反射界面信号,提高噪声压制后地震数据的保真度.     

基于Shearlet变换的非局部均值地震噪声压制

在地震勘探中,由于野外地震数据采集环境及仪器性能本身的限制,采集到地震信号中不可避免地会混入较强的噪声,极大影响后续处理、解释工作。而近几年,多尺度几何分析方法以其独特优势成为压制噪声的研究热点,本文提出在Shearlet域中引入非局部均值算法对地震噪声进行压制,该算法首先对地震信号进行非下采样Shearlet变换,然后采用非局部均值法对分解后系数子集进一步处理,并采用8个Sobel算子近似表示全方向结构,对权重函数进行改进,最后对系数进行Shearlet反变换,得到去噪后的地震信号。实验结果表明相比于传统非局部均值法,该联合算法能有效地压制随机噪声,同时对弱同相轴具有更好的保护作用,在地震资料处理中具有良好的实用性。     

基于局部阈值曲波变换的叠前去噪技术研究

野外地震数据包含各种随机噪声干扰,降低了地震资料的信噪比,而常规的单一去噪方法效果不理想,为此选用多尺度多方向的曲波变换进行去噪。首先对经过预处理的含噪信号进行多尺度分解,采用局部阈值去噪法,对曲波变换后的每一个尺度都选取一个合适的软阈值因子,然后在各尺度下提取其有效波信号的曲波系数,最后将提取出来的曲波系数进行逆变换重构出地震信号,从而达到去噪目的。理论模型与实际资料的处理结果表明,与常规单一全局阈值去噪相比,该技术最大限度地保留了地震数据的有效信号,具有较好的去噪效果。     

基于经验模态分解的曲波阈值去噪方法

针对曲波阈值去噪方法阈值选取单一造成的有效信号损失或随机噪声压制不完全的问题,笔者提出了一种基于经验模态分解的曲波阈值去噪方法。该方法首先对带噪信号进行经验模态分解得到一系列固有模态函数,根据每个固有模态函数所含噪声强弱的不同,选取不同的阈值分别对分解得到的含噪固有模态函数进行曲波阈值降噪处理;最后将去噪后的固有模态函数与不含噪声的固有模态函数进行信号重构得到最终压噪的结果。由于引入经验模态分解,对分解得到的不同含噪程度的固有模态函数,选取不同的阈值进行处理,这样能够有效减小直接曲波阈值方法阈值选取单一产生的问题。模型和实际数据试算表明,该方法在提高数据信噪比的同时,能够有效地保留有效信号,是一种相对保幅的去噪方法。     

分频分时振幅阈值去噪方法在渤海湾盆地的应用研究

具有双曲线特征的非线性外源噪声,会严重影响地震数据的最终成像质量,通常这种外源噪声与有效反射的物理特征差异不大且两者频带近乎重叠,因此常规去噪技术很难取得理想的压制效果。若直接剔除被外源噪声干扰的炮记录将会增加采集成本;反之会在一定程度上降低资料的信噪比,影响资料的后续处理。将分频分时振幅阈值去噪方法应用于渤海地震资料的外源噪声压制,在有效压制外源噪声的同时,能够很好地保护有效信号。同时,测试还表明该方法还可以较好地压制近偏移距多次波。     

改进的曲波变换及全变差联合去噪技术

运用常规的基于曲波变换和全变差的联合去噪技术,可以有效地衰减随机噪声,较好地克服使用曲波变换带来的强能量团以及在同相轴边缘产生的不光滑现象,但是这种常规的联合去噪方法对有效信号有一定的损害。笔者采用一种多尺度多方向改进的Donoho阈值去噪思想,较好地克服了常规的联合去噪方法的缺陷,保护了有效信号。该方法在应用曲波变换去噪时,对每一个尺度的每一个方向都选取一个合适的阈值因子,而不是常规的方法对整个曲波系数矩阵只选取一个固定比例的阈值因子。理论模型与实际资料的处理结果表明,该技术最大限度地保留了地震数据的有效信号,在地震资料处理中具有较好的应用前景。     

局部奇异值分解法压制随机干扰

对于低信噪比资料,压制随机噪声,增强有效信号是地震资料处理的首要任务。而传统的奇异值分解去噪算法,在有效信号横向相干性较强时,去噪效果明显,但当有效信号同相轴呈倾斜、弯曲或孤立状态时,其在压制随机噪声的同时,存在滤除部分有效信号的弊端,为此通过对不同时窗内的地震数据进行拉平、奇异值分解数据重构与反拉平等处理方法,对常规奇异值分解算法进行改进,以克服其对包含非水平连续信号资料去噪效果差的局限。理论数据和实际资料的去噪结果表明,改进后的算法去噪效果明显优于常规奇异值分解法,能在保证有效波不被滤除的前提下有效提高地震资料的信噪比。     

基于匹配小波包算法的地震信号去噪

地震资料的信噪比是影响地震资料质量的关键因素之一。目前的去噪方法中,在滤波的同时会损伤有效信号,因此提出基于匹配算法的去噪方法,利用和地震信号匹配的小波包对信号进行分解,用选出的波形代表有效信号达到去噪的效果。实验分析表明,利用匹配小波包算法能够很好地压制地震信号白噪声,提高信噪比。当噪声能量小于有效信号周期能量时,小波包算法去噪效果比小波收缩阈值法好,信噪比提高5 dB ±。     

小波变换与SVD结合消除随机噪声的研究及应用

常规的随机噪声压制方法面临着噪声频带与有效信号频带重叠,在压制噪声的同时对有效信号造成损害的局限性,基于小波变换和奇异值分解的思路,提出了一种小波变换与奇异值分解相结合的去噪方法,以单道信号作为处理单元,通过小波变换得到小波系数矩阵,并对此矩阵进行奇异值分解,进而求得能够反应信号与噪声变化的奇异熵,根据奇异熵确定阀值,进行SVD重构小波系数矩阵,最后小波逆变换重构信号,达到去除随机噪声的目的。此种方法对满足高斯白噪和不满足高斯白噪条件的随机干扰,均有去除效果。经理论信号与相关实际资料的处理证明,这种小波变换与奇异值分解相结合的去噪方法有效而实用。