[发明专利]一种基于字典学习的海洋CSEM降噪方法及系统

说明书

本公开公开的一种基于字典学习的海洋CSEM降噪方法及系统，包括：获取海洋CSEM信号；确定海洋CSEM信号的最小收发距位置；从海洋CSEM信号中，选取离最小收发距位置设定距离内的信号，作为样本进行学习，获得学习字典；根据获得的学习字典，通过正交匹配追踪算法对海洋CSEM信号进行稀疏重构，获得降噪后海洋CSEM信号。通过选取离最小收发距位置设定距离内的信号进行学习获得学习字典，提高了字典与信号的相关性，通过该学习字典对采集的海洋CSEM信号进行降噪时，能够有效降低海洋CSEM信号中的噪声，提高海洋CSEM信号的降噪效果。

技术领域

本发明涉及海洋可控源电磁法信号处理技术领域，尤其涉及一种基于字典学习的海洋CSEM降噪方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

海洋可控源电磁法(controlled source electromagnetic method,CSEM)是一种依据电阻率的不同来区分目标层与围岩的频率域主动源电磁法，广泛应用于海底油气与天然气水合物的勘探中。海洋CSEM工作原理如图1所示，作业时接收机按照一定规则分布在海底，发射机在作业船只的拖曳下在离海底25-100m的范围内沿一定轨迹前行并发射电磁信号。

海洋可控源电磁法对高导背景中的高阻层非常敏感，依靠电阻率的差异能够有效区分目的层与围岩。随着收发距的增加，信号幅值呈近似指数衰减。在中、远收发距时信号比较微弱，容易受到多种类型噪声的影响。现有研究表明，可以依据噪声的来源将噪声分为以下几类：

(1)偶极子振荡噪声。在海底洋流及其他因素作用下，接收电极臂产生非规则振荡，微小振荡所产生噪声强度即与目标层信号强度相当。

(2)海水运动噪声。海面上波浪及海水中洋流在运动过程中切割地磁场磁感线形成感应电磁场。其频率与波浪或洋流密切相关，通常频率较低。

(3)天然电磁场噪声。天然电磁场的变化会对接收机中的信号产生影响，如海底大地电磁信号等。

(4)随机噪声。此类噪声既包括仪器内部噪声，也包括由外界随机干扰所导致的噪声。

(5)空气波。电磁波传播过程中途径空气-海水界面产生的噪声，在浅水海域对有效信号造成较大干扰。虽存在空气波是否噪声的争议，仍有部分学者将其作为噪声消除。

目前数据降噪集中在传统滤波、时间域滤波及变换域降噪等方面，相关研究的噪声设定为随机噪声或高斯白噪声。海洋可控源电磁法工作时，受到多种因素的影响，目前的降噪方法仅将噪声限定为高斯白噪声或仅针对单一类型的噪声具有一定的局限性。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于字典学习的海洋CSEM降噪方法及系统，通过选取离最小收发距位置设定距离内的信号进行学习获得学习字典，提高了字典与信号的相关性，通过该学习字典对采集的海洋CSEM信号进行降噪时，能够有效降低海洋CSEM信号中的噪声，提高海洋CSEM信号的降噪效果。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种基于字典学习的海洋CSEM降噪方法，包括：

获取海洋CSEM信号；

确定海洋CSEM信号的最小收发距位置；

从海洋CSEM信号中，选取离最小收发距位置设定距离内的信号，作为样本进行学习，获得学习字典；

根据获得的学习字典，通过正交匹配追踪算法对海洋CSEM信号进行稀疏重构，获得降噪后海洋CSEM信号。

第二方面，提出了一种基于字典学习的海洋CSEM降噪系统，包括：

信号采集模块，用于获取海洋CSEM信号；