[发明专利]一种基于噪声甄别的大地电磁信号去噪方法

说明书

本发明公开了一种基于噪声甄别的大地电磁信号去噪方法，包括：计算每个电磁信号样本的近似熵和LZ复杂度；利用每个电磁信号样本的近似熵、LZ复杂度以及类别值训练预设分类模型得到噪音甄别分类模型；获取待处理的大地电磁信号，再依据噪音甄别分类模型对待处理的大地电磁信号进行噪音甄别得到非强干扰的电磁信号段、强干扰的电磁信号段；对强干扰的电磁信号段结合互补集合经验模态分解和小波阈值法进行噪声压制处理；将去噪压制处理后的电磁信号段与非强干扰的电磁信号段进行合并得到重构的大地电磁信号。本发明通过上述方法可以更准确地甄别强干扰和非强噪声干扰的数据段，保留真实的大地电磁信号，提高大地电磁信号的去噪效果。

技术领域

本发明属于大地电磁信号处理技术领域，具体涉及一种基于噪声甄别的大地电磁信号去噪方法。

背景技术

大地电磁测深(Magnetotelluric,MT)法是一种利用天然场源的电法勘探方法，通过在地面上观测具有区域性乃至全球性分布特征的天然交变电磁场来研究地下岩层的电学性质及其分布特征。该方法探测深度大、施工简便、成本低，在地球物理学的很多领域都得到了广泛的应用。然而，由于天然大地电磁场信号微弱、频带范围宽，野外采集的数据难免会受到不同程度的干扰，尤其是日趋严重的人文噪声干扰，导致大地电磁数据质量下降，视电阻率-相位曲线过度失真，极大地影响了采集数据本身的可靠性及地下电性结构的可解释性。

自20世纪50年代大地电磁法诞生以来，不断涌现出众多大地电磁去噪方法，旨在改善强干扰区大地电磁数据质量。如远参考法、Robust法、最小二乘法、小波变换、Hilbert-Huang变换、形态滤波等，都能在一定程度上压制噪声，改善大地电磁数据质量，但这些方法都有一定的局限性，且注重整体处理，缺乏噪声甄别环节，其结果往往会造成大地电磁数据的过处理并损失大量低频缓变化信息，导致去噪效果不佳。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于噪声甄别的大地电磁信号去噪方法，来定量甄别强干扰和非强噪声干扰的数据段，保留真实的大地电磁信号，对辨识出的异常波形采取针对性地压制去噪处理，极大提升大地电磁法在强电磁干扰环境下的噪声抑制能力、最大限度地保留大地电磁低频段的缓变化信息。

本发明提供一种基于噪声甄别的大地电磁信号去噪方法，包括如下步骤：

步骤1：从采集的大地电磁信号中提取电磁信号样本；

其中，提取的所述电磁信号样本分为非强干扰的电磁信号以及强干扰的电磁信号；

步骤2：分别计算每个电磁信号样本的近似熵和LZ复杂度；

步骤3：利用每个电磁信号样本的近似熵、LZ复杂度以及类别值训练预设分类模型得到噪音甄别分类模型；

其中，每个电磁信号样本的类别值表示电磁信号是否为强干扰且依据电磁信号是否为强干扰来编码，所述噪音甄别分类模型的输入数据为电磁信号段的近似熵和LZ复杂度，输出数据为对应电磁信号段的类别值；

步骤4：获取待处理的大地电磁信号，再依据步骤3中的噪音甄别分类模型对待处理的大地电磁信号进行噪音甄别得到非强干扰的电磁信号段、强干扰的电磁信号段；

其中，将待处理的大地电磁信号划分为J段，并分别计算每段电磁信号的近似熵和LZ复杂度，再将每段电磁信号的近似熵和LZ复杂度输入噪音甄别分类模型得到每段电磁信号的类别值，J为正整数；

步骤5：对步骤4中强干扰的电磁信号段进行噪声压制处理；

步骤6：将噪声压制处理后的电磁信号段与步骤4中非强干扰的电磁信号段进行合并得到重构的大地电磁信号。