基于曲波變換的地面微地震資料去噪方法研究.pdf

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1、第51卷第6期石油物探V01．51，No．62O12年11月GEOPHYs1CALPR0SPErINGF0RPErR0LEUMNOV．，2012文章編號：1000—1441(2012)06—0620—05基于曲波變換的地面微地震資料去噪方法研究姜宇東，楊勤勇，何柯，劉太偉(1．中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院，江蘇南京211103；2．中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266555)摘要：針對地面微地震資料采集方式及其信號特點(diǎn)，并結(jié)合曲波變換的特點(diǎn)及閾值去噪原理，研究了一種基于曲波

2、變換的自適應(yīng)閾值去噪方法。首先將地面微地震資料進(jìn)行曲波變換，得到不同尺度、不同方向的曲波系數(shù)；然后通過計(jì)算曲波系數(shù)統(tǒng)計(jì)量的方法來確定自適應(yīng)閾值，采用軟、硬閾值折衷方法對曲波系數(shù)進(jìn)行處理；最后將處理后的曲波系數(shù)進(jìn)行反變換得到去噪后的信號。理論模型和實(shí)際資料的處理結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。關(guān)鍵詞：地面微地震監(jiān)測；微地震資料處理；曲波變換；去噪；閾值DOI：10．3969／j．issn．1000—1441．2012．06．011中圖分類號：P631．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A地面微地震監(jiān)測資料由于其特殊的采集方式，震資料

3、去噪處理。研究了Curvelet變換方法，通含有大量的噪聲，其中隨機(jī)噪聲尤其明顯，還有能過計(jì)算Curvelet系數(shù)統(tǒng)計(jì)量的方法來確定自適應(yīng)量很強(qiáng)的相干噪聲，有效信號被湮沒在噪聲中，資閾值，采用軟、硬閾值折衷方法，對地面微地震資料料的信噪比很低_1]。微地震信號的去噪處理一般進(jìn)行Curvelet變換處理，相干噪聲和隨機(jī)噪聲都分為空間域和頻率域處理?？臻g域去噪處理方法得到了很好的壓制。]。主要包括：均值濾波、中值濾波、維納濾波等；頻率域去噪處理方法是將微地震信號進(jìn)行傅里葉變換，1曲波變換原理然后利用已設(shè)計(jì)好的

4、低通濾波器濾除高頻噪聲或高通濾波器濾除低頻噪聲。但是傳統(tǒng)的空間域和1．1第一代Curvelet變換頻率域去噪方法在濾除噪聲的同時(shí)也去除了一些第一代Curvelet變換的理論基礎(chǔ)是Ridgelet微弱信息，而這部分微弱信息可能就是要提取的有變換，因此可以把第一代Curvelet變換看成是一效信號，這就不可避免地造成了去噪后微地震資料種多尺度的Ridgelet變換。Ridgelet變換適用于質(zhì)量下降。實(shí)際地面微地震信號是多道觀測記錄，表示各向異性的奇異性，因?yàn)樵赗idgelet變換中加有效信號在記錄剖面上是一

5、段連續(xù)信號，只是由于入一個(gè)參數(shù)表示方向性，可以有效提取直線特征。噪聲等諸多因素的干擾，使得連續(xù)性變差。小波變而對于曲線特征情況，Curvelet變換方法則通過多換對識(shí)別零維或點(diǎn)的奇異性有很好的效果，但不適尺度的局部直線逼近來近似表示整條曲線。宜對二維信號進(jìn)行處理。1．1．1Ridgelet變換曲波(Curvelet)變換是在脊波(Ridgelet)變換定義雙變量函數(shù)f(x，)的Ridgelet函數(shù)為的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。Curvelet綜合了Ridgelet(z，)一a-1／2[(zco+ysin0一b)／

6、al擅長表示直線特征和小波適合于表示點(diǎn)狀特征的(1)優(yōu)點(diǎn)，并充分利用了多尺度分析的優(yōu)勢。因此，式中：是小波函數(shù)；是尺度因子；6是偏移截距；Curvelet在對曲線等幾何特征的表達(dá)上優(yōu)于小波。是變換角度。此外，與小波變換不同的是除了尺度和位移參數(shù)外，Curvelet變換還引進(jìn)了方向參數(shù)。然而，其實(shí)XCOSO+ysin0一C(2)現(xiàn)過程需要經(jīng)過平滑、分割、歸一化等步驟，算法冗其中，C為常數(shù)。從(2)式可以看出Ridgelet函數(shù)余度高。第二代Curvelet變換繼承了第一代Cur—velet變換多方向和各向異

7、性的特點(diǎn)，通過快速離收稿日期：2012—09—25。散算法，實(shí)現(xiàn)過程比第一代Curvelet變換簡單、快作者簡介：姜宇東(1962一)，男，高級工程師，現(xiàn)從事微地震監(jiān)測資料處理方法研究工作。速?；痦?xiàng)目：中國石油化工股份有限公司科技開發(fā)部“微地震監(jiān)測關(guān)我們將第二代Cu~velet變換應(yīng)用于地面微地鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目(Pl1004)資助。第6期姜宇東等．基于曲波變換的地面微地震資料去噪方法研究621沿脊線不變。其中，是構(gòu)成L(R)空間上正交基的函數(shù)。對二維數(shù)組_廠(z，z。)而言，Ridgelet變換公1．2

8、第二代Curvelet變換式為雖然第一代Curvelet變換彌補(bǔ)了小波的不足，有很好的局部性、各向異性和方向性，但是需要R，(日，b，)一If，枷(z1，X2)fix1，z2)drldr2很多步驟，帶來了巨大的數(shù)據(jù)冗余量。因此，在(3)2002年Candes等[7]提出了第二代Curvelet變換，在2005年又提出了兩種快速離散曲波變換方重構(gòu)公式為法]，比原方法更簡單、快速，更能減少數(shù)據(jù)的冗廠()=一==ji。j'—』J。R