基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置制造方法及图纸

技术编号:16532463 阅读:56 留言:0更新日期:2017-11-10 08:17
本发明专利技术提供了一种基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置,该方法包括将地震信号分解为多尺度域特征信号;选择所述多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度;利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数;根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号。本发明专利技术基于连续小波变换的地震信号增强方法中所用的连续小波变换是一种时间‑尺度的分析方法,其在低频部分具有较高的频率分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率,即在时间、尺度两域都具有表征信号局部特征的能力,从而通过相关重构小波系数,有选择的重构不同尺度的地震信号,因而可有效的消除干扰波,实现有效信号的特征提取和增强。

【技术实现步骤摘要】
基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置
本专利技术涉及石油地球物理勘探地震资料数字处理方法,尤其是涉及一种基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置。
技术介绍
在石油地球物理勘探地震资料数字处理中,常用到短时傅里叶变换。短时傅里叶变换是一种单一分辨率的信号分析方法,它的思想是:选择一个时频局部化的窗函数,假定分析窗函数g(t)在一个短时间间隔内是平稳(伪平稳)的,移动窗函数,使f(t)g(t)在不同的有限时间宽度内是平稳信号,从而计算出各个不同时刻的功率谱。短时傅里叶变换使用一个固定的窗函数,窗函数一旦确定了以后,其形状就不再发生改变,短时傅里叶变换的分辨率也就确定了。如果要改变分辨率,则需要重新选择窗函数。短时傅里叶变换用来分析分段平稳信号或者近似平稳信号犹可,但是对于非平稳信号,当信号变化剧烈时,要求窗函数有较高的时间分辨率;而波形变化比较平缓的时刻,主要是低频信号,则要求窗函数有较高的频率分辨率。因此,短时傅里叶变换不能兼顾频率与时间分辨率的需求。短时傅里叶变换窗函数受到W.Heisenberg不确定准则的限制,时频窗的面积不小于2。这也就从另一个侧面说明了短时傅里叶变换窗函数的时间与频率分辨率不能同时达到最优。然而,通常地震信号是十分复杂的,且有时候有效信号的能量较弱,因此,现有的基于短时傅里叶变换的地震信号分析方法无法从复杂地震信号中提取出能量较弱的有效信号。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置,以实现可以从复杂地震信号中提取出能量较弱的有效信号。为达到上述目的,本专利技术一方面提供了一种基于连续小波变换的地震信号增强方法,包括以下步骤:将地震信号分解为多尺度域特征信号;选择所述多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度;利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数;根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号。本专利技术的基于连续小波变换的地震信号增强方法,所述将地震信号分解为多尺度域特征信号,具体包括:基于莫莱复值小波的信号多尺度域分解技术将地震信号分解为多尺度域特征信号。本专利技术的基于连续小波变换的地震信号增强方法,所述利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数,具体包括以下步骤:(1)、选定基准尺度作为小波并与处在分析时段的尺度域特征信号进行比较;(2)、计算某一时刻的连续小波变换系数;(3)、调整时间平移因子,然后重复步骤(1)~(2)直至所述分析时段覆盖所述尺度域特征信号的整个支撑区域;(4)、调整尺度伸缩因子,然后重复步骤(1)~(3)直至完成多尺度域特征信号中所有尺度的连续小波变换系数。本专利技术的基于连续小波变换的地震信号增强方法,所述根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号,具体包括:根据公式重构所述地震信号,其中,Cψ为连续小波变换系数,Wψf(a,b)为小波频谱,ψa,b(x)为小波函数且a为尺度伸缩因子,b为时间平移因子。再一方面,本专利技术还提供了一种基于连续小波变换的地震信号增强装置,包括:尺度分解模块,用于将地震信号分解为多尺度域特征信号;基准选择模块,用于选择所述多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度;系数修正模块,用于利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数;信号重构模块,用于根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号。本专利技术的基于连续小波变换的地震信号增强装置,所述将地震信号分解为多尺度域特征信号,具体包括:基于莫莱复值小波的信号多尺度域分解技术将地震信号分解为多尺度域特征信号。本专利技术的基于连续小波变换的地震信号增强装置,所述系数修正模块利用所述基准尺度进行尺度域多道信号相关计算,以建立小波权系数的修正系数,具体包括以下步骤:(1)、选定基准尺度作为小波并与处在分析时段的尺度域特征信号进行比较;(2)、计算某一时刻的连续小波变换系数;(3)、调整时间平移因子,然后重复步骤(1)~(2)直至所述分析时段覆盖所述尺度域特征信号的整个支撑区域;(4)、调整尺度伸缩因子,然后重复步骤(1)~(3)直至完成多尺度域特征信号中所有尺度的连续小波变换系数。本专利技术的基于连续小波变换的地震信号增强装置,所述信号重构模块根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号,具体包括:根据公式重构所述地震信号,其中,Cψ为连续小波变换系数,Wψf(a,b)为小波频谱,ψa,b(x)为小波函数且a为尺度伸缩因子,b为时间平移因子。本专利技术的基于连续小波变换的地震信号增强方法,首先将地震信号分解为多尺度域特征信号;然后选择多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度;其次利用基准尺度对多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数;最后,根据所小波权系数的修正系数重构地震信号;由此可见,本专利技术所用连续小波变换是一种时间-尺度的分析方法,其在在低频部分具有较高的频率分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率,即在时间、尺度两域都具有表征信号局部特征的能力,从而通过相关重构小波系数,有选择的重构不同尺度的地震信号,因而可有效的消除干扰波,实现有效信号的特征提取和增强。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本专利技术的限定。在附图中:图1为本专利技术实施例的基于连续小波变换的地震信号增强方法的流程图;图2为本专利技术实施例的基于连续小波变换的地震信号增强装置的结构图;图3为本专利技术应用实施例中原始的单炮地震信号记录剖面图;图4为本专利技术应用实施例中分解后的低频分量尺度特征信号剖面图;图5为本专利技术应用实施例中分解后的中频分量尺度特征信号剖面图;图6为本专利技术应用实施例中分解后的主频分量尺度特征信号剖面图;图7为本专利技术应用实施例中弱信号增强前的信号剖面及其频谱图;图8为本专利技术应用实施例中弱信号增强后的信号剖面及其频谱图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本专利技术做进一步详细说明。在此,本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术,但并不作为对本专利技术的限定。下面结合附图,对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。参考图1所示,本专利技术实施例的基于连续小波变换的地震信号增强方法包括以下步骤:步骤S101、获取地震信号。步骤S102、将地震信号分解为多尺度域特征信号。具体的,可基于莫莱复值小波(即Morlet复值小波)的信号多尺度域分解技术将地震信号分解为多尺度域特征信号。由于连续小波变换的信号多尺度域分解技术属于已有技术,在此不再赘述。步骤S103、选择多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度。为了检测某些特定的信号,应该选择波形相近的小波进行分析,而通常多尺度域特征信号中的主尺度与多尺度域特征信号的波形较为接近,故选择多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度。步骤S104、利用基准尺度对多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数。具体步骤如下:(1)、选定基准尺度作为小波并与处在分析时段的尺度域特征信号进行比较;(2)、计算某一时刻的连续小波变换系数;(3)、调整时间平移因子,然后重复步骤(1)~(2)直至该分析时段覆盖该尺度域特征信号的整个支撑区域;(4)、调整尺度伸缩因子,然后本文档来自技高网...
基于连续小波变换的地震信号增强方法及装置

【技术保护点】
一种基于连续小波变换的地震信号增强方法,其特征在于,包括以下步骤:将地震信号分解为多尺度域特征信号;选择所述多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度;利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数;根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号;其中,所述利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数,具体包括以下步骤:(1)、选定基准尺度作为小波并与处在分析时段的尺度域特征信号进行比较;(2)、计算某一时刻的连续小波变换系数;(3)、调整时间平移因子,然后重复步骤(1)~(2)直至所述分析时段覆盖所述尺度域特征信号的整个支撑区域;(4)、调整尺度伸缩因子,然后重复步骤(1)~(3)直至完成多尺度域特征信号中所有尺度的连续小波变换系数;所述根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号,具体包括:根据公式

【技术特征摘要】
1.一种基于连续小波变换的地震信号增强方法,其特征在于,包括以下步骤:将地震信号分解为多尺度域特征信号;选择所述多尺度域特征信号中的主尺度作为基准尺度;利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数;根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号;其中,所述利用所述基准尺度对所述多尺度域特征信号进行相关计算,以建立小波权系数的修正系数,具体包括以下步骤:(1)、选定基准尺度作为小波并与处在分析时段的尺度域特征信号进行比较;(2)、计算某一时刻的连续小波变换系数;(3)、调整时间平移因子,然后重复步骤(1)~(2)直至所述分析时段覆盖所述尺度域特征信号的整个支撑区域;(4)、调整尺度伸缩因子,然后重复步骤(1)~(3)直至完成多尺度域特征信号中所有尺度的连续小波变换系数;所述根据所述小波权系数的修正系数重构所述地震信号,具体包括:根据公式重构所述地震信号,其中,Cψ为连续小波变换系数,Wψf(a,b)为小波频谱,ψa,b(x)为小波函数且a为尺度伸缩因子,b为时间平移因子,R为连续小波变换的空间。2.根据权利要求1所述的基于连续小波变换的地震信号增强方法,其特征在于,所述将地震信号分解为多尺度域特征信号,具体包括:基于莫莱复值小波的信号多尺度域分解技术将地震信号分解为多尺度域特征信号。3.一种基于连续小波变换的地震信号增强装...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋炜欧阳永林曾庆才王润秋黄家强宋雅莹左佳卉常鑫
申请(专利权)人:中国石油天然气集团公司中国石油大学北京
类型:发明
国别省市:北京,11

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