小波变换与信号瞬时特征分析

基于经典Hilbert变换计算信号瞬时参数（如瞬时频率等），当信号中噪声较强时计算结果不能很好地刻划有效信号特征．本文提出了用小波变换求能量有限实信号对应的解析信号的一个定理，在此基础上给出了用小波变换计算信号瞬时参数的算法．理论分析及模型算例结果表明，本文提出的方法计算精度高且有较强的抗噪声能力．对地震记录的褶积模型，深入地分析了不同尺度下地震记录小波变换结果及其对应的瞬时参数含义，这对实际应用有重要意义．     

局部瞬时频率提取及其在大庆油田中的应用

常规的基于Hilbert变换的瞬时频率提取方法对噪声极为敏感,且会提取出不具有物理意义的瞬时频率.本文介绍了抗噪性能较为优异的局部瞬时频率,重点讨论了提取局部瞬时频率的方法原理,将形状正则化方法和FFT相结合给出一种快速实现方法.通过分析合成信号和实际地震信号,说明局部瞬时频率具有良好的抗噪性能.最后,我们提取大庆油田...     

局域波分解及其在地震信号时频分析中的应用

讨论非平稳、非线性局域波信号分解方法的物理意义和自适应性,数值实现三种局域波分解算法,研究局域波分解在地震信号时频分析中的应用方法和实践.通过Hilbert变换得到地震信号时频分布特征,与Fourier变换谱物理意义不同.采用一定的计算策略,改善瞬时频率计算精度,突出瞬时频率属性的物理意义;将局域波分解同Wigner分布结合,计算地震信号基于局域波分解的Wigner分布,抑制交叉项.模型和实际地震数据试算结果表明实现算法的正确性和有效性.研究表明：在地震信号时频分析中采用局域波分解求Hilbert谱具有自适应性,时域和频域的分辨率也较高;而基于局域波分解的地震信号Wigner分布,保留Wigner分布优良特性,抑制交叉项方法简单易实现;局域波分解方法适合处理地震信号,值得进一步研究和推广.     

地震信号的复地震道分析及应用

复地震道分析又称三瞬分析,该分析方法可将反映地震信号局部变化情况的地震波的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率等信息分离开.本文应用Hilbert变换求解虚地震记录,用复地震道分析方法求取"三瞬"信息,并用该方法计算了理论合成地震记录的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率,获得了较好的效果.同时,本文也利用该方法对某区块实际地震资料进行了处理,结果表明,复地震道分析方法获得的"三瞬"信息可反映地震信号的局部变化,有助于进行地震薄互层分析,并能提高数据的解释精度.     

希尔伯特—黄变换在地震信号时频分析中的应用研究

将希尔伯特—黄变换(HHT)应用于天然地震信号处理中,通过对天然地震波信号进行HHT时频分析,获得该信号的三维Hilbert时频谱、边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱。通过分析,可以看出HHT方法能敏感地提取到地震波信号随时间和频率动态变化的不同阶段的主要特征,其图像清晰,能够反映能量突变点信息,其时频局部定位能力较强。边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱能提取出地震波信号其他新的特性,可对信号的时频分析起到补充作用。结果表明,HHT方法能准确描述地震信号的非线性时变特征,是地震信号时频分析的有效工具。     

2012年印尼8.6级地震应变地震波的Hilbert-Huang时频分析

本文通过端点效应压制的Hilbert-Huang变换, 对大同及沁源台布置的四分量钻孔应变仪记录的印尼8.6级地震激发的应变地震波形进行时频分析, 结果显示印尼8.6级地震的主震和8.2级余震的应变地震波序列各个震相具有不同的时频特征: ① 地震波到达之前的所谓“环境噪声”部分, 瞬时频率低, 瞬时振幅小; ② P波初至时, 高频成分突然增加, 振幅也随即增强; ③ S波到达时, 频率有所降低而振幅剧烈上升; ④ 面波到达时, 振幅进一步剧烈上升达到整个序列的极大值; ⑤ 尾波部分振幅逐渐降低, 但与噪声部分相比频率依然偏高, 振幅依然偏大。 本文也将应变地震波与地震仪记录的地震波进行对比, 虽然应变地震波与地震波波形和Fourier谱具有极高的相关系数, 但从Hilbert-Huang变换得到的边际谱上看, 应变地震波与地震波有显著的区别, 应变地震波比地震波记录的低频成分相对更多。 通过Hilbert谱, 有助于更好地了解非平稳信号的局部特征, 对于突变信号的地震波, Hilbert-Huang变换是一个较好的时频分析工具。     

二阶同步挤压S变换及其在地震谱分解中的应用

同步挤压S变换是一种处理非平稳信号的新时频变换方法,通过"挤压"信号的S变换结果,可以得到高分辨率的时频谱.但是,当信号的相位随时间呈非线性变化时,同步挤压S变换计算出的瞬时频率会出现误差,并造成时频谱分辨率降低.为了改善其对于该类信号的时频分析效果,我们利用时间和频率的二阶偏导数对瞬时频率计算式进行修正,提出二阶同步挤压S变换.合成信号处理结果表明,二阶同步挤压S变换的分辨率不但明显高于常用时频变换,在信号瞬时频率随时间呈二次或正弦变化的情况下,其时频挤压效果也好于同步挤压S变换.我们将二阶同步挤压S变换应用到天然气地震勘探资料的谱分解当中,结果表明,二阶同步挤压S变换可以很好地检测到与天然气相关的谱异常.因此,二阶同步挤压变换对于地震解释是一种很有潜力的方法.     

改进的Gabor小波变换的特性及其在地震信号中的应用（英文）

这篇文章重点研究改进的Gabor小波(improved Gabor wavelet,IGW)变)并讨论了它在地震信号处理和解释中的应用This paper introduces an improved Gabor wavelet andits complete transform,and mainly analyses their properties and discusses applications of these properties in seismic signal process and interpretation。改进的Gabor小波变换具有以下特性:1)IGWT把时域信号映射到时间-频率域,而传统Gabor小波变换把时间信号映射到时间-尺度域;2)IGWT可用于信号分频,通过固定变换的主频参数dominantfrequency,并变换能提取相应的子带信号,且其主频部分的信息与原信号相应频率部分的信息一致,通过调节变换的分辨率因子,变换能有效控制子带信号的带宽;3)用IGWT和IGWIT构建的滤波器有良好的时-频局部性,在指定时-频范围内能实现针对性滤波。文章用仿真实验和实际用例验证IGWT的这些特性,并在提高地震信号分辨率、地震信号分频和识别小断层等地震信号处理和解释等方面的应用中取得良好效果。     

短时单频脉冲震源的海洋浅地层剖面资料频移处理

采用短时单频脉冲震源的浅地层剖面,记录的波形数据空间假频较严重。因其信号具有频率高、频带窄的特征,通常利用Hiibert变换提取瞬时振幅属性（信号包络）供解释使用。但瞬时振幅均为正值,在进行构造解释时不方便使用。本文提出在对浅层剖面资料提取瞬时振幅的基础上,计算瞬时振幅的微分并配合滤波的方法,实现高频窄带浅地层剖面资料的一种频移处理。该方法把高频窄带的多周期信号变为低频带宽的单周期信号,有效扩展了倍频程并消除假频。应用在南海浅地层剖面资料处理中,资料处理后更利于构造解释。     

利用叠前CMP资料估计介质品质因子

本文提出了一种利用叠前CMP道集资料估计介质品质因子的方法,同时提出利用地震道间有效信号的相干性估计层位信息的方法.首先采用具有4个待定系数的函数去逼近震源子波,利用黏弹介质中单程波传播理论推导出地震子波包络峰值处的瞬时频率(EPIF)与不同偏移距处走时的关系;其次利用该关系,外推出该同相轴零偏移距处的EPIF,用小波域包络峰值处瞬时频率法(WEPIF)结合层位信息估计Q值.合成数据的结果表明,EPIFVO法(子波包络峰值瞬时频率随偏移距变化)无边界效应,计算精度相对较高;将该方法用于实际资料算例,结果表明,衰减强弱与储层的吸收有较好的对应关系.     

小波变换在二维瞬时参数分析中的应用

一维复数道的思想经过推广,可以得到二维复数道的理论.同一维情况类似,基于Hilbert变换计算瞬时参数时,信号中的噪声对计算结果有严重的影响,提出了利用小波变换理论求取二维瞬时参数的一种新方法,并且与H1bert变换方法得到的二维瞬时参数进行了比较,理论模型结果表明,小波变换方法得到的瞬时参数有较强的抗噪能力;从理论上分析了小波函数的选择对于瞬时参数计算精度的影响,模拟数据计算结果表明,用接近地震子波的小波函数作为基本小波计算瞬时参数,抗噪能力强,计算精度高.     

复数子波匹配追踪算法识别薄层砂体

针对东营凹陷滩坝砂岩薄砂体的预测识别问题,研究了复小波匹配追踪方法.从地震信号morlet小波分解及重构分析入手,讨论了重构地震信号时关于频率、振幅、相位及时移参数的选取方法及其具体的选取变量.并就关键的振幅参数,研究了改善的计算方法.常规的匹配追踪算法扫描地震信号的所有时间点和频率.在本文中,为了改善时频分辨率,采用局部扫描主频和子波的时间延迟.在具体实现过程中,采用计算地震信号的平均瞬时频率和地震信号的瞬时包络处的时间,做为采样频率和时间采样点,得到与地震信号最佳相关的子波.对研究的方法从理论模型和实际资料进行了论证分析,证明理论上正确合理,实际应用效果显著.     

基于EMD的瑞雷波信号提纯新方法

为了能够从地震勘探记录中提纯出瑞雷波信号,基于信号经验模态分解的自适应特征,将经验模态分解应用到瑞雷波信号提纯研究中。介绍了瑞雷波勘探实测信号的经验模态分解计算过程,通过仿真实验及工程实例,说明经验模态分解能够有效应用于瑞雷波的提纯,分析比较了经验模态分解提纯方法和其他方法的优缺点,认为经验模态分解方法具有可靠性和稳定性。提出下一步的研究方向是在经验模态分解后直接利用Hilbert变换求得信号的瞬时频率,从而求解出频散曲线。     

利用VSP资料直达波的包络峰值处瞬时频率提取介质品质因子

本文采用一个具有4个待定参数的函数去逼近震源子波,利用黏弹介质中单程波传播理论推导出了地震子波包络峰值处瞬时频率(EPIF)和品质因子之间的解析关系;同时,为提高瞬时频率的估计精度和抗噪性能,在小波域中发展了一种计算瞬时频率的方法,并在此基础上提出了估算VSP资料Q值的方法,简称小波域包络峰值处瞬时频率法(WEPIF)．合成的VSP数据衰减估计结果表明,与对数谱比法和中心频率偏移法相比较,WEPIF法受到界面反射波影响相对较小、计算结果稳定、精度相对较高．将WEPIF法用于某气田的单炮零偏6级VSP资料Q值估计,结果表明,吸收强弱与储层含气性高低有良好的对应关系．     

基于Hilbert-Huang变换的地震瞬时属性提取方法及应用(英文)

希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)是一种新的适合非平稳和非线性信号的分析方法,由于地震信号一般呈现出非平稳与非线性特性,因此HHT非常适合地震信号的分析。本文首先介绍了HHT中关于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的实现过程,在此基础上分析了几种基于EMD获得本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)来计算瞬时频率的算法,其中利用了两个采样间隔瞬时频率的平均来计算瞬时频率,较好地反映了地震信号频率成分随时间变化的特征。将该方法应用于四川东北部某地区海相碳酸盐岩地层三维地震叠后偏移数据处理,提取"三瞬"地震属性,与传统的希尔伯特变换提取的"三瞬"地震属性进行对比,结果表明基于HHT的"三瞬"地震属性结果具有更高的分辨率,IMF2的瞬时相位能够较好地刻画台地边缘生物礁相,IMF2的瞬时频率亦具有较好的分带性。将IMF2的"三瞬"地震属性与钻井等资料结合分析,能够更好地识别沉积相的分布。     

几种时频分析方法比较

地震信号由于各种原因,往往是一种非线性、非平稳信号,基于平稳信号理论的常规傅立叶变化方法不能刻画任一时刻的频率成分.时频分析能同时保留时间与频率信息,目前已经出现了很多时频分析方法.本文介绍了Hilbert变换、Hilbert-Huang变换、正弦曲线拟合、雷克子波匹配、短时傅立叶变换、小波变换、S变换以及Cohen类这八种方法,并从时间分辨率、频率分辨率,以及对多频率成份信号适应能力等各方面阐述了各种方法的优缺点,对其中的一些方法结合了理论记录进行了试算,进一步阐述了这些方法的长处和不足之处.     

小波变换与地震信号特征分析

地震波的瞬时信号,如瞬时振幅、瞬时频率及瞬时相位等,是研究地球介质的重要参数。根据小波定义,对Morlet 小波进行了修正,并对修正后的小波形态进行了深入讨论。理论分析表明,小波变换效果受到整形参数、小波长度、中心频率、频带宽度及小波个数等参数的制约,特别是整形参数与小波中心频率及频带之间关系对小波变换起到决定性作用。在地震波信号的实际处理中,可选取恰当的整形参数,同时采用合适的小波中心频率以避免小波变换对信号产生的遗漏和冗余。文中给出了实际地震记录处理的示例。     

地震勘探信号时频分析方法对比与应用分析

针对地震勘探信号,对非平稳信号时频分析几种适效方法:短时Fourier变换、小波变换、S变换、Wigner分布、平滑伪Wigner分布、锥形核时频分布、AOK(adaptive optimum kernel,自适应最优核函数)分布等进行对比与应用研究.在阐明各种方法基本原理的基础上,进行数值分析与应用研究.首先对非平稳地震勘探模拟信号进行试算及时频属性提取,结合各类方法的信号表示理论,在时频局部化的精度和交叉项抑制等方面对计算结果进行对比分析;进一步应用于实际二维地震数据,提取瞬时频率和瞬时带宽等时频属性,进行比较研究.研究表明:对于地震勘探信号,就本文涉及的几种时频分析方法而言,AOK分布是时频局部化精度最高、交叉项抑制最好、时频匹配最优的方法,值得在地震勘探信号分析和地震属性提取、频谱分解等应用中深入研究和应用.     

希尔伯特-黄变换地震信号时频分析与属性提取

地震信号属于非线性和非平稳信号,传统的分析方法主要包括短时傅立叶变换、小波变换和Cohen类时频分布等等;希尔伯特-黄变换是分析非平稳信号的新方法,该方法的关键部分是信号的经验模态分解,通过经验模态分解,复杂的信号可以分解为有限的数量很少的几个固有模态函数,从而可以得到信号的希尔伯特时频谱;将该方法应用于单个的地震道数据,可以对地震道进行经验模态分解并得到希尔伯特谱,应用于地震剖面,可以得到意义更加明确的瞬时频率和瞬时振幅等地震属性,模型试算和实际应用表明了该方法的有效性.     

Hilbert-Huang变换在提取地震信号动力特性中的应用

H ilbert-Huang变换(HHT)是一种处理非线性、非平稳信号的新方法。它通过经验模态分解将信号分解为有限个固有模态函数,并对每个固有模态函数进行H ilbert变换得到H ilbert谱。本文将这种方法应用于地震信号动力特性的提取,有效地获得了信号能量的时频分布,量化提取了中心频率、瞬时相位、瞬时能量、H ilbert能量、最大振幅对应的时频分布等动力特性,并与Fourier变换、小波变换等进行了比较,显示了HHT的优势以及对于进一步实现结构分析和控制的重要意义。