[发明专利]消除地震信号中随机噪声系统及方法

权利要求书

1.一种消除地震信号中随机噪声系统，其特征在于，包括如下单元：

曲波变换单元，用于读取原始地震信号数据，并对原始地震信号数据进行曲波变换分解得到地震信号在曲波域内各个尺度、各个方向上表示图像的光谱特征的第一频率子带以及表示图像的空间特征的第二频率子带，其中第一频率子带的频率范围为10-20Hz，第二频率子带的频率范围为50-200Hz；

阈值优化单元，用于对于分解得到的第一频率子带和第二频率子带中所包含的不同尺度、不同方向下的曲波系数，通过广义交叉验证准则确定不同尺度、不同方向下曲波系数的阈值，该阈值为有效信号与随机噪声在方向和尺度的分界值；并通过遗传算法获得使广义交叉验证准则风险评估函数有最小值的最优阈值；

阈值去噪单元，用于通过将阈值优化单元中获得的各个最优阈值带入半软阈值函数对分解得到第一频率子带、第二频率子带进行阈值去噪；

滤波器设计单元，用于根据阈值去噪单元中去噪后的第一频率子带、第二频率子带中的有效信号和随机噪声的相关性的不同，设计不同的自适应的谱白化滤波器，具体操作如下：

利用有效信号和随机噪声的相关性不同，首先在Matlab平台下计算出有效信号和随机噪声的相关系数r，其公式如下：

r＝C1(j,l,k)*C2(j,l,k)

其中，C1(j,l,k)是有效信号的曲波系数，C2(j,l,k)是随机噪声的曲波系数，

其次,由相关系数得到归一化的相关系数r'，其表达式如下：

由相关系数r’得到相关因子θ，利用不同的θ值区分随机噪声和有效信号，当θ>1时为随机噪声，当θ≤1时，θ越小信噪比越大，根据θ的不同设置不同的滤波器f(ω)，即为自适应滤波器，以进行谱白化处理，

θ＝|C2(j,l,k)|/|r'|；

谱白化处理单元，用于对第一频率子带、第二频率子带中不同尺度、不同方向的有效信号通过相应的自适应的谱白化滤波器进行谱白化，拓宽有效信号的频带；对随机噪声则不做处理；

曲波反变换单元，用于对谱白化处理后的各尺度、各个方向上的第一频率子带、第二频率子带通过曲波反变换进行重构，得到去噪后且分辨率提高的地震信号数据。

2.如权利要求1所述的消除地震信号中随机噪声系统，其特征在于，所述阈值去噪单元包括：设置第一比较阈值以及第二比较阈值，第一比较阈值小于第二比较阈值；将小于第一比较阈值的曲波系数置为0，保持大于第二比较阈值的曲波系数不变；并通过半软阈值函数缩小其他曲波系数的值。

3.如权利要求1所述的消除地震信号中随机噪声系统，其特征在于，所述滤波器设计单元包括：

获取阈值去噪单元中去噪后的第一频率子带、第二频率子带中的有效信号和随机噪声的相关系数；

对有效信号和随机噪声的相关系数进行归一化处理得到归一化的相关系数；

根据相关系数得到相关因子；获取曲波域内第一频率子带、第二频率子带中的每个有效信号的振幅谱的包络；

根据不同相关因子以及振幅谱的包络设计不同的自适应的谱白化滤波器。

4.如权利要求3所述的消除地震信号中随机噪声系统，其特征在于，所述谱白化处理单元包括：

根据谱白化滤波器中的白噪声因子增加第一频率子带、第二频率子带中不同尺度、不同方向的子数据体的信噪比；从而拓宽有效信号的频带；对随机噪声则不做处理。

5.如权利要求4所述的消除地震信号中随机噪声系统，其特征在于，所述曲波反变换单元包括：

对增加了信噪比的第一频率子带、第二频率子带中不同尺度、不同方向的子数据体进行曲波反变换，从而得到去噪后且分辨率被提高的地震信号数据。