挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法技术

本发明专利技术公开了一种挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，首先对高维地震数据体中的每一道信号进行短时傅里叶变换，然后对大于设定阈值1的短时傅里叶变换系数进行挤压操作得到挤压短时傅里叶变换系数，接着利用相邻道挤压短时傅里叶变换系数的位置为约束，对当前道挤压短时傅里叶变换的系数进行阈值处理，最后将处理完的短时傅里叶变换系数进行重构得到压制随机噪声后的地震勘探信号，为后续地震数据处理也解释提供高信噪比的基础数据。

【技术实现步骤摘要】
挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法
本专利技术属于勘探地球物理
，具体涉及一种利用挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法。
技术介绍
随机噪声主要来源于地面微震、仪器以及由于介质不均匀性造成的散射波。它在地震记录上表现为杂乱无章的振动，并且频带很宽。同时由于复杂的地表和地形条件，如山地、黄土塬、崎岖海底、沙漠、戈壁和多期叠合构造等因素，对深层地震记录产生各种随机噪声干扰。随机噪声干扰会降低地震记录的信噪比及质量，对后续的地震信号处理及解释环节造成很大的影响。因此为了更加充分和准确的应用采集到的地震数据，需要对勘探地震数据中的随机噪声进行压制以提高地震信号的信噪比，进而保证后续处理解释环节的可靠性。目前已有的地震勘探信号随机噪声压制方法包含傅里叶域滤波类方法，频率-波数域滤波类方法，时频域变换滤波类方法和其它二维小波变换类滤波方法，针对傅里叶域滤波类方法，宽频带地震信号与随机噪声在频率域相互交叠，并不能将两者完全分离；同时随机噪声在时域的分布并不完全均匀，直接在频率域压制噪声并不完全且对信号损伤较大；针对频率-波数域滤波类方法，宽频带地震信号与随机噪声在频率-波数域相互交叠，相较于傅里叶域滤波方法交叠减少，但也不能完全将两者完全分离；同时随机噪声在时间-空间域的分布并不完全均匀，直接在频率-波数域压制噪声并不完全且对信号损伤较大。针对时频域变换滤波类方法，计算效率较低且压制噪声的效果依赖于时频变换工具，时频变换的分辨率及聚集度对滤波影响很大。针对其它二维小波变换类滤波方法，计算量大，且各种变换的分辨率受不确定性原理的约束都不高，因此信号的系数在变换域并不聚焦。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，对高维地震数据体中的每一道信号进行短时傅里叶变换，对大于某个阈值的短时傅里叶变换系数进行挤压操作得到挤压短时傅里叶变换系数，然后利用相邻道挤压短时傅里叶变换系数的位置和大小为约束，同时利用阈值对当前道挤压短时傅里叶变换的系数进行阈值等处理，将处理完的短时傅里叶变换系数进行重构得到压制随机噪声后的信号，为后续地震数据处理也解释提供高信噪比的基础数据。本专利技术采用以下技术方案：挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，先对高维地震数据体中的每一道信号进行短时傅里叶变换；然后对大于设定阈值1的短时傅里叶变换系数进行挤压操作得到挤压短时傅里叶变换系数；再利用相邻道挤压短时傅里叶变换系数的位置和大小为约束，对当前道挤压短时傅里叶变换的系数进行阈值处理；最后将处理完的短时傅里叶变换系数进行重构得到压制随机噪声后的信号，为后续地震数据处理也解释提供高信噪比的基础数据，重复以上步骤直到二维数据体中所有的Nx道地震信号全部被压制随机噪声。具体的，对高维地震数据体中的每一道信号进行短时傅里叶变换具体为：S1、采集二维含噪地震数据体，选取第m道信号xm(t)作为当前道；S2、对选取的第m道地震信号xm(t)做短时傅里叶变换，得到xm(t)的短时傅里叶变换为STFT_g(xm；t,ω)。进一步的，步骤S2中，取实数窗函数为g(t)，对第m道地震信号xm(t)做短时傅里叶变换，得到窗函数为g(t)时xm(t)的短时傅里叶变换为STFT_g(xm；t,ω)为：STFT_g(xm；t,ω)＝∫Rxm(τ)g(τ-t)e-jω(τ-t)dτ其中，τ为临时积分变量。具体的，对大于设定阈值1的短时傅里叶变换系数进行挤压操作得到挤压短时傅里叶变换系数具体为：S3、对第m道地震信号xm(t)的短时傅里叶变换STFT_g(xm；t,ω)进行挤压操作，得到窗函数为g(t)时xm(t)的挤压短时傅里叶变换STFT_g(xm；t,ω)；S4、利用设定的阈值e2获取第m道信号挤压短时傅里叶变换的掩模函数Mask(xm；t，w)。进一步的，步骤S3中，xm(t)的挤压短时傅里叶变换SSTFT_g(xm；t,ω)为：其中，ωt为临时积分变量，δ(ω)为脉冲函数，当ω为0时该函数取值为1，否则为0。进一步的，步骤S4中，如果第m道信号的挤压短时傅里叶变换SSTFT_g(xm；t，w)系数模值大于等于阈值e2，对应的掩模函数Mask(xm；t，w)设定为1；如果第m道信号的挤压短时傅里叶变换SSTFT_g(xm；t，w)系数模值小于阈值e2，对应的掩模函数Mask(xm；t，w)设定为0。具体的，利用相邻道挤压短时傅里叶变换系数的位置和大小为约束，对当前道挤压短时傅里叶变换的系数进行阈值处理具体为：S5、选取第m道左右各q道，利用从第m-q道到第m+q道挤压短时傅里叶变换的掩模函数共同确定第m道挤压短时傅里叶变换的最终掩模函数Final_Mask(xm；t，w)；S6、选取第m道左右各p道，利用从第m-p道到第m+p道挤压短时傅里叶变换系数共同确定第m道挤压短时傅里叶变换的平均系数Mean_SSTFT_g(xm；t，w)。进一步的，步骤S5中，若Mask(xm-q；t，w)、Mask(xm-q+1；t，w)，……，Mask(xm；t，w)，Mask(xm+1；t，w)，……，Mask(xm+q，t，w)中有一个取值为1，则第m道该点对应的掩模函数Final_Mask(xm；t，w)设定为1；若Mask(xm-q；t，w)、Mask(xm-q+1；t，w)，……，Mask(xm；t，w)，Mask(xm+1；t，w)，……，Mask(xm+q，t，w)全部为0，则第m道该点对应的掩模函数Final_Mask(xm；t，w)设定为0。进一步的，步骤S6中，第m道挤压短时傅里叶变换的平均系数Mean_SSTFT_g(xm；t，w)为：其中，p为选取的左右相邻地震道的道数，n为临时求和变量，SSTFT_g(xm+n；t,ω)为二维数据中第m+n道的挤压短时傅里叶变换。具体的，利用第m道挤压短时傅里叶变换的最终掩模函数Final_Mask(xm；t，w)将第m道的平均挤压短时傅里叶变换系数Mean_SSTFT_g(xm；t，w)中的某些系数置零，重构出经过随机噪声压制的第m道地震信号如下：其中，g(0)为窗函数g(t)在0时刻的取值，ω为积分变量。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种利用挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，对高维地震数据体中的每一道信号进行短时傅里叶变换，对大于某个阈值的短时傅里叶变换系数进行挤压操作得到挤压短时傅里叶变换系数，然后利用相邻道挤压短时傅里叶变换系数的位置和大小为约束，同时利用阈值对当前道挤压短时傅里叶变换的系数进行阈值等处理，将处理完的短时傅里叶变换系数进行重构得到压制随机噪声后的信号，为后续地震数据处理也解释提供高信噪比的基础数据。充分利用具有高时频分辨率的挤压短时傅里叶变换及地震信号的空间相关性，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，其特征在于，先对高维地震数据体中的每一道信号进行短时傅里叶变换；然后对大于设定阈值1的短时傅里叶变换系数进行挤压操作得到挤压短时傅里叶变换系数；再利用相邻道挤压短时傅里叶变换系数的位置和大小为约束，对当前道挤压短时傅里叶变换的系数进行阈值处理；最后将处理完的短时傅里叶变换系数进行重构得到压制随机噪声后的信号，为后续地震数据处理也解释提供高信噪比的基础数据，重复以上步骤直到二维数据体中所有的Nx道地震信号全部被压制随机噪声。/n

【技术特征摘要】
1.挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，其特征在于，先对高维地震数据体中的每一道信号进行短时傅里叶变换；然后对大于设定阈值1的短时傅里叶变换系数进行挤压操作得到挤压短时傅里叶变换系数；再利用相邻道挤压短时傅里叶变换系数的位置和大小为约束，对当前道挤压短时傅里叶变换的系数进行阈值处理；最后将处理完的短时傅里叶变换系数进行重构得到压制随机噪声后的信号，为后续地震数据处理也解释提供高信噪比的基础数据，重复以上步骤直到二维数据体中所有的Nx道地震信号全部被压制随机噪声。


2.根据权利要求1所述的挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，其特征在于，对高维地震数据体中的每一道信号进行短时傅里叶变换具体为：
S1、采集二维含噪地震数据体，选取第m道信号xm(t)作为当前道；
S2、对选取的第m道地震信号xm(t)做短时傅里叶变换，得到xm(t)的短时傅里叶变换为STFT_g(xm；t,ω)。


3.根据权利要求2所述的挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，其特征在于，步骤S2中，取实数窗函数为g(t)，对第m道地震信号xm(t)做短时傅里叶变换，得到窗函数为g(t)时xm(t)的短时傅里叶变换为STFT_g(xm；t,ω)为：
STFT_g(xm；t,ω)＝∫Rxm(τ)g(τ-t)e-jω(τ-t)dτ
其中，τ为临时积分变量。


4.根据权利要求1所述的挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，其特征在于，对大于设定阈值1的短时傅里叶变换系数进行挤压操作得到挤压短时傅里叶变换系数具体为：
S3、对第m道地震信号xm(t)的短时傅里叶变换STFT_g(xm；t,ω)进行挤压操作，得到窗函数为g(t)时xm(t)的挤压短时傅里叶变换STFT_g(xm；t,ω)；
S4、利用设定的阈值e2获取第m道信号挤压短时傅里叶变换的掩模函数Mask(xm；t，w)。


5.根据权利要求4所述的挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，其特征在于，步骤S3中，xm(t)的挤压短时傅里叶变换SSTFT_g(xm；t,ω)为：



其中，ωt为临时积分变量，δ(ω)为脉冲函数，当ω为0时该函数取值为1，否则为0。


6.根据权利要求4所述的挤压短时傅里叶变换的地震勘探信号随机噪声压制方法，其特征在于，步骤S4中，如果第m道信号的挤压短时傅里叶变换SSTFT_g(x...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓凯，黄天其，邓小芸，
申请(专利权)人：芯元浙江科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33