改进EMD在地震勘探随机噪声压制中的应用

发布时间：2017-05-05 20:13

  本文关键词：改进EMD在地震勘探随机噪声压制中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地震勘探是开发矿藏、石油和天然气等资源的重要手段。在勘探的过程当中,人为和环境干扰会严重影响信号的质量,使采集到的地震资料中包含许多的随机噪声。这些干扰与有用信号混合在一起,导致采集到的数据不能直接用做后续的观察和地质解析,因此需要一种有效地降噪手段来提高地震资料的质量。本文的主要研究内容是实现地震信号中随机噪声的消减,目前存在很多有效地时频分析方法,其中经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)在处理非平稳信号上占据着主导地位。然而,EMD方法本身存在一些致命的缺陷。本文主要针对EMD存在模态混叠问题,分析了两种改进算法,集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)和完备集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)。通过仿真比较,两种噪声辅助方法都能有效地改善EMD的模态混叠现象,但CEEMD的计算效率更高,而且保持了EMD方法的完备性。在压制地震信号随机噪声上,本文首先研究了基于CEEMD的一维降噪方法。利用CEEMD的模态分离能力,将原信号分解为一系列从高频到低频的有限个本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMFs),通过计算各IMF分量与原信号的互相关系数来搜索过渡分量,判断出需要进行滤波的分量,最终将采用改进阈值函数滤波后的分量与剩余分量相加来达到降噪目的。算法中改进阈值函数充分考虑了CEEMD分解信号后的数据特征,相比于传统的小波软、硬阈值函数方法,不仅可以很好地保留分量中零点数据附近的边缘信息,通过调节参数大小,还能在消减随机噪声和保护有效信号幅值上达到较好地平衡。通过对模拟地震信号和真实地震信号进行实验,验证了该方法的优越性。针对传统非局部均值(Nonlocal Means,NLM)滤波算法需要根据人为经验预设滤波参数,忽略真实信号中噪声强度的随机性,不能自适应地调节滤波参数的不足,本文提出了一种基于局部噪声标准差辅助的自适应NLM滤波算法。算法中利用CEEMD分解后的第一个二维噪声分量近似估计搜索窗内含噪信号的噪声标准差,然后根据估算的标准差自适应地调节滤波参数,达到不同区域信号实现不同程度滤波的目的,完成含噪信号的差异性处理,提高去噪效果。改进后的算法能更好地压制随机噪声,恢复有效同相轴,相比传统的NLM滤波方法提高了算法的灵活性,更适用于处理噪声强度分布不均的地震资料。
【关键词】：地震信号处理 噪声压制 完备集合经验模态分解(CEEMD) 阈值 非局部均值(NLM)
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 论文选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外随机噪声消减方法的研究现状11-12
• 1.3 论文研究内容及章节安排12-14
• 第2章 EMD基本原理及改进算法的研究14-30
• 2.1 经验模态分解14-22
• 2.1.1 EMD的基本原理14-16
• 2.1.2 EMD的主要性质16-19
• 2.1.3 EMD存在的缺陷19-22
• 2.2 集合经验模态分解22-24
• 2.2.1 EEMD的基本原理22-23
• 2.2.2 EEMD存在的缺陷23-24
• 2.3 完备集合经验模态分解24-25
• 2.4 地震信号数值模拟对比25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 基于CEEMD改进阈值函数方法压制地震勘探随机噪声30-48
• 3.1 CEEMD的分频特性30-31
• 3.2 基于CEEMD改进阈值函数降噪方法31-36
• 3.3 基于CEEMD改进阈值函数方法在地震信号降噪中的应用36-47
• 3.3.1 模拟单道地震信号实验37-40
• 3.3.2 模拟多道地震信号实验40-44
• 3.3.3 实际地震数据处理44-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 自适应NLM方法压制地震勘探随机噪声48-58
• 4.1 NLM算法基本理论48-50
• 4.2 自适应NLM滤波方法50-52
• 4.3 自适应NLM方法在地震信号降噪中的应用52-57
• 4.3.1 模拟地震信号实验52-55
• 4.3.2 实际地震数据处理55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 总结与展望58-60
• 5.1 工作总结58
• 5.2 工作展望58-60
• 参考文献60-64
• 作者简介64-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王顾希;郭思;郭科;彭宇;;基于小波域的FastICA算法的非常规油气藏地震资料去噪[J];地质通报;2015年07期

2 赵贤正;张玮;邓志文;白旭明;袁胜辉;唐传章;刘占族;李海东;;复杂地质目标的2.5次三维地震勘探方法[J];石油地球物理勘探;2014年06期

3 王学军;蔡加铭;魏小东;;油气勘探领域地球物理技术现状及其发展趋势[J];中国石油勘探;2014年04期

4 王姣;李振春;王德营;;基于CEEMD的地震数据小波阈值去噪方法研究[J];石油物探;2014年02期

5 黄英;文晓涛;贺振华;;地震图像随机噪声的非局部均值去噪法[J];断块油气田;2013年06期

6 李向云;曹思远;杨燕;邱林林;;改进的正交多项式变换在地震资料去噪中的应用[J];地球物理学进展;2013年04期

7 尚帅;韩立国;吕庆田;谭尘青;;自适应非局部均值地震随机噪声压制(英文)[J];Applied Geophysics;2013年01期

8 李月;彭蛟龙;马海涛;林红波;;过渡内蕴模态函数对经验模态分解去噪结果的影响研究及改进算法[J];地球物理学报;2013年02期

9 王伟;高静怀;陈文超;朱振宇;;基于结构自适应中值滤波器的随机噪声衰减方法[J];地球物理学报;2012年05期

10 张银雪;田学民;;基于改进PSO-ICA的地震信号去噪方法[J];石油地球物理勘探;2012年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘彦萍;时空二维时频峰值滤波方法压制地震勘探随机噪声的研究[D];吉林大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 罗婷丹;陆地地震勘探环境噪声特性研究及检验[D];吉林大学;2015年

2 乔美玉;基于EMD的粒子滤波在地震勘探随机噪声压制中的应用[D];吉林大学;2014年

3 刘爽;基于CEEMD的地震数据处理研究与应用[D];吉林大学;2014年

4 王姣;希尔伯特黄变换在地震数据处理中的应用[D];中国石油大学（华东）;2013年

5 黄光南;希尔伯特黄变换及其在地震资料分析处理中的应用[D];中国海洋大学;2009年

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本文编号：347029