【摘要】：在地震勘探中,由于各種不可預(yù)知因素的綜合作用,地震信號中往往存在這隨機(jī)噪聲。隨機(jī)噪聲的大小影響了地震信號的信噪比。信噪比較高的地震數(shù)據(jù),其可靠性以及參數(shù)提取的精度會(huì)有所限制。因此如何提高地震資料信噪比是人們一直追尋的目標(biāo)。本文主要研究了如何消除地震信號中隨機(jī)噪聲的方法。經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法(EMD)是一種自適應(yīng)時(shí)頻分析方法。經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解依據(jù)信號自身的特點(diǎn),將待分析的信號分解為一系列不同尺度的本征模式函數(shù)(IMF)信號,是一種適用于分析處理非線性非平穩(wěn)信號的方法。獨(dú)立分量分析(ICA)是近年來在盲信號理論上發(fā)展起來的一種新的多維信號處理方法。在缺乏先驗(yàn)信息的條件下,依據(jù)統(tǒng)計(jì)原理建立目標(biāo)函數(shù),通過優(yōu)化算法將觀測信號分解成若干獨(dú)立成分,對這些獨(dú)立成分做相應(yīng)處理可以達(dá)到降低噪聲的效果。本文詳細(xì)闡述了經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的基本原理、篩分迭代過程、性質(zhì)以及存在的問題;針對經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法存在的模態(tài)混疊效應(yīng),介紹其相應(yīng)的改進(jìn)算法——總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)和完備總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(CEEMD)的原理及實(shí)現(xiàn)過程,改善了模態(tài)混疊問題,提供精確的原始信號重構(gòu)以及相對較高的計(jì)算效率。同時(shí),本文闡述了獨(dú)立分量分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、基本理論和預(yù)處理方法,研究了ICA算法在信號分離方面的原理和實(shí)現(xiàn)過程。在此基礎(chǔ)上,對FastICA的算法原理和特性進(jìn)行研究,驗(yàn)證其用于信號分離的有效性。在對完備總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法和快速ICA技術(shù)分別在地震數(shù)據(jù)信噪分離方面的原理進(jìn)行說明的基礎(chǔ)上,本文驗(yàn)證了兩種方法各自進(jìn)行噪音壓制的優(yōu)缺點(diǎn),并基于上述優(yōu)缺點(diǎn)提出改進(jìn)的基于EMD-ICA的地震信號去噪方法。仿真試驗(yàn)證實(shí),本文提出的改進(jìn)算法,能夠獲得比單獨(dú)進(jìn)行CEEMD去噪或FastICA降噪或傳統(tǒng)降噪方法更為滿意的效果,在實(shí)際資料的應(yīng)用中具備可行性。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P631.44
【圖文】：

中國石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文極值點(diǎn)之間存在的時(shí)間間隔為特征時(shí)間尺度；第三，在信號中缺乏足夠的中，若信號存在拐點(diǎn)，可以通過對信號做一次或多次微分的方式獲取極值行積分運(yùn)算獲取到分解結(jié)果[1][2]。在此假設(shè)基礎(chǔ)上，分解信號得到的固有要滿足兩個(gè)條件：第一，IMF 分量信號中有著相同數(shù)目的極值點(diǎn)和過零點(diǎn)差的數(shù)目不能超過一個(gè)；第二，在 IMF 分量中的任意時(shí)刻點(diǎn)，局部極大值所代表的包絡(luò)的均值在任一點(diǎn)上均為零，即信號的上下包絡(luò)與時(shí)間軸形成。面設(shè)計(jì)一個(gè)合成信號來展示 EMD 分解的效果。如圖 2-2 所示，用三個(gè)不分別為 10Hz、20Hz 和 50Hz）的正弦信號相加構(gòu)成一個(gè)合成信號。對該合MD 分解，得到 IMF1、IMF2 和 IMF3 這三個(gè)單分量的固有模態(tài)函數(shù)。可態(tài)函數(shù)按頻率從高至低有序排列，分別是原始的三個(gè)不同頻率的正弦信號

中國石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文平均次數(shù)）的關(guān)系密切。下面通過模擬的合成信號D 分解結(jié)果之間的關(guān)系。如圖 2-3 所示為三個(gè)單道自上而下的三個(gè)單道信號分別是 10 Hz（0～1s 之號、100 Hz 的 Morlet 子波（1.8s 處）、50 Hz 的間

(c) 添加高斯白噪聲比例為 0.3 (d) 添加高斯白噪聲比例為 0.4圖 2-4 噪聲添加次數(shù)相同，高斯白噪聲添加比例不同的 CEEMD 分解結(jié)果對比（2）將高斯白噪聲的添加比例確定為 0.2，選擇不同的噪聲添加次數(shù)（或加總平均次數(shù)）（50，100，200，300），對信號進(jìn)行 CEEMD 分解的結(jié)果對比如圖 2-5：(a) 噪聲添加次數(shù)為 50 (b) 噪聲添加次數(shù)為 100

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本文編號：2746925