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。     

曲波变换在位场信号提取中的应用研究

为了重磁数据中有效信号的分离与提取,本文研究了最近十几年发展起来的一种方法:曲波变换方法(Cur-velet transform method).从曲波变换的基本原理入手,通过重力位场理论模型数据分析了曲波变换的多尺度分解重构能力,并且利用加噪理论模型数据分析了曲波变换的阈值去噪能力,此外,还使用曲波变换对南岭东部地区...     

基于Shearlet变换的尺度方向自适应阈值地震数据随机噪声压制方法

地震勘探的有效信号常受到随机噪声的干扰而难以识别,需要进行随机噪声和有效信号的分离。传统Shearlet全局阈值不随方向与尺度变化,在去噪的同时也会损失许多有效信号。Shearlet变换作为一种新的多尺度多方向时频分析方法,具有最优的稀疏表示能力、局部化特征和方向敏感性。本文将含噪地震信号通过Shearlet分解后计算各尺度与方向上Shearlet域系数的L₂范数,并对其进行数据重排后发现,随着方向改变L₂范数不断减小,进而提出一种基于L₂范数的尺度方向自适应阈值计算方法。将其与小波变换、曲波变换、Shearlet全局阈值去噪方法对比,模拟数据与实际地震记录去噪结果表明,本文方法在去除随机噪声的同时,深部弱信号也得到了很好的恢复,地震数据的信噪比比其他3种方法有所提高,在0.929 9 dB条件下提升至11.565 1 dB。     

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。      

基于补偿阈值的曲波变换地面微地震弱信号检测方法

地面微地震弱信号在经过曲波变换后得到的曲波系数有小的幅值,这部分小幅值系数与噪声的曲波系数产生重叠,采用常规阈值函数,不能区分该部分有效弱信号系数,会被当作噪声系数去除。对于地面微地震资料弱信号的处理,应该在尽少损伤弱信号的基础上进行噪声的压制。因此笔者在常规阈值函数的基础上,提出一种补偿阈值函数算法,在弱信号和噪声之间加入一个新的阈值,这样就可对之前损伤的与噪声曲波系数重叠的弱信号进行补偿。通过对模型的试算和实际资料的处理,补偿阈值函数算法能较好地对微地震资料中的随机噪声和相干噪声进行压制,提高资料的信噪比,达到弱信号检测的目的。     

改进阈值法在二代小波变换去噪中的应用

地震信号去噪能有效提高信号的信噪比和分辨率。二代小波变换可以在不同尺度上对含噪信号进行小波分解和多分辨率分析,实现窗口宽度自适应调整的局部化分析。但小波变换阈值法在去噪过程中会在信号的不连续邻域会产生伪吉布斯效应,而平移不变量阈值去噪方法通过平移-去噪-平均的思想可以很好的解决该问题。因此本文在已有的二代小波变换阈值去噪的基础上将平移不变量这一改进方法应用于二代小波变换中,实现了对地震信号更加快速有效的去噪处理,并在模拟数据试算和实际数据试算中取得了良好的去噪效果。     

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。     

基于广义S变换的地震资料信噪分离方法

基于S变换具有良好的时频聚焦性和分时分频性,将可灵活选取窗函数的广义S变换引入到地震信号去噪处理中,系统研究了广义S变换在地震资料信噪分离中的应用。首先对地震数据进行广义S变换,然后对含噪频率剖面选取适当阈值压制噪声干扰,提取有效信号,最后重构得到去噪后的记录。经合成记录和实际地震资料处理实验证明,该方法能有效地进行信噪分离,提高地震剖面信噪比和分辨率。     

基于经验模态分解(EMD)的小波熵阈值地震信号去噪

针对EMD阈值去噪算法中阈值由经验选取以及无法有效区分各固有模态函数上有用信息的不足,本文对各固有模态函数进行小波变换,对各层小波系数进行相关处理,以突出有效信息,抑制噪声;将细节系数的有效信号和突变点置零并等分为若干区间,选取小波熵最大子区间的高频小波系数平均值作为噪声方差计算得到阈值。该阈值选取方法依据小波熵的特点,自适应地根据对应尺度上信号自身的能量特征确定该尺度阈值。将该算法应用于仿真信号和实际地震信号去噪,结果表明该方法优于基于EMD的小波阈值去噪,在提高去噪效果的同时,也更好地保护有效信号。     

小波分析在地震资料去噪中的应用

小波变换方法已广泛应用于信号处理领域。应用多尺度小波分析方法来消除地震观测信号中的噪声是一种行之有效的方法。这里从小波变换的基本原理出发,详细介绍了地震信号的阈值去噪原理,并根据模拟信号和实测地震信号的频谱分析,讨论了如何选择小波基及去噪过程中的阈值取值问题。从小波分解理论知道,利用多尺度分解方式对地震资料进行分析处理,相当于对实测地震资料进行不同尺度的细化分析,由于对不同地区、不同资料的精度要求不同,我们只要使用不同的尺度进行小波变换处理,就可以得到去除原信号的细部巨变(噪声干扰)特征的信号。同时,我们对小波变换处理后重构的地震信号与原信号进行了对比分析,误差结果分析表明该方法切实可行。我们还利用MATLAB语言及其小波工具箱,实现了对地震资料的去噪处理。     

基于小波变换的地震信号分时分频相关去噪

介绍了Donoho的小波域阈值去噪处理方法,提出了对小波变换尺度上小波系数进行分时分频相关处理去噪后,再重构小波系数的方法,以去除大部分随机噪声。然后,再对重构后地震剖面进行小波域阈值去噪处理。结果表明,使用上述新方法可以有效改善地震剖面处理效果,提高信噪比。      

小波去噪在地震信号处理中的应用

在地震信号处理的若干环节中,将有效信息从含有噪声的干扰背景中提取出来,进而提高地震数据信号的信噪比和分辨率成为地震信号处理的关键一步。利用小波变换方法可对地震信号进行去噪,更准确地将有效信号和噪声区分开来,并可在最大限度去除噪声的同时,尽可能多地保留有效信号。本文结合小波变换的阈值去噪方法,探讨小波变换技术在地震信号去噪中的应用。     

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。     

基于小波变换的改进阈值函数自适应去噪方法

在多分辨分析小波阈值去噪方法的基础上[3],用一种改进的阈值函数和自适应阈值选取算法相结合的方法,克服了硬阈值法不连续性和软阈值法有偏差的缺点。该方法能自动跟踪噪声,不同尺度自适应采用不同的阈值,可有效去除每一尺度上的噪声,保留有用信号,提高信噪比。仿真实验和地震资料处理结果表明,该方法去噪效果明显,可在各类消除随机噪声的信号处理中发挥作用。     

基于小波包分析的地震资料联合去噪方法研究

在地震记录中,随机噪声严重影响了有效信号的提取,为此必须进行消噪处理。这里首先使用小波包变换对不同频段的信号进行精细分离,有效信号和噪声经小波包分解后,其小波包系数将表现出不同特性,然后根据这种不同特性进行去噪处理,对小波包分析法处理后的剩余地震信号再进行KL(Karhunen-Loeve)变换,提取相关有效信号,最后对提取的有效信号进行中值滤波处理,进一步去除剩余噪声。经合成地震剖面和实际地震剖面处理实验证明,小波包分析、KL变换和中值滤波联合去噪方法,能有效地消除较强的随机噪声,提高地震剖面信噪比和分辨率。     

基于中值滤波和seislet阈值法联合压制混叠噪声方法

混采技术可以实现多台震源同时激发产生地震波场,有效提高采集效率,但是混采技术会产生严重的混叠干扰,降低地震数据的信噪比。针对此问题,引入多级中值滤波,设计了一种基于seislet域阈值去噪和多级中值滤波相结合的混叠噪声压制方法。该方法首先采用大步长中值滤波和seislet域阈值去噪相结合的方法得到初始压制混叠噪声的地震数据,再利用混叠算子计算去混叠噪声后地震数据的伪分离数据,然后求取该伪分离数据和原始混叠地震数据的差值,再次应用较小步长中值滤波提取剩余信号,并与上一步骤得到的去混叠后的地震数据相加,并再次进行seislet域阈值去噪,依次循环,直到信噪比达到期望值。通过模拟数据测试,并与F-K域迭代阈值去噪方法和常规seislet域迭代阈值方法相比,本方法在压制混叠噪声的同时,可以更好地保护有效信号。     

基于混合类小波变换的随机噪声消减方法研究

介绍一种基于Seislet变换的混合类小波变换方法。小波变换可以对地震数据在时间方向上作进一步分解,利用小波去噪原理联合Seislet反变换共同对随机噪声进行消减。同时,基于信号噪声正交化模型,利用局部正交权重(LOW)对上一步的去噪结果进行信号能量补偿,从噪声中提取同相轴相干有效信息。理论模型和实际数据处理结果验证本文提出的方法可使地震资料中的随机噪声得到较好的消减。     

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.     

结合曲波变换的焦点变换在地震数据去噪和插值中的应用

为了更好地衰减地震数据中的随机噪声,以及更加精确地对缺失地震数据进行重构,在自由表面多次波的反馈迭代方法中,用多维加权互相关替换多维加权褶积,即焦点变换方法.该方法为全数据驱动过程,不需要任何地下信息,尤其当地下地质体比较复杂并且需要考虑的各种信息较多时.为了改善传统基于最小平方计算的焦点变换有效信号聚焦不够集中地效果,笔者提出将三维曲波变换与焦点变换结合,并采用L1范数最优化求解.模型及实测资料试验证明,联合三维曲波变换与焦点变换在地震数据随机噪声衰减中聚焦点有效信号更加集中,切除噪声后有效信号保存更完整;对缺失地震数据的重构更加完整和精细,并且有效保存了高频信息.     

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 ±。