[发明专利]一种基于改进霍夫变换的自适应时频峰值滤波消噪方法

摘要

本发明涉及一种基于改进霍夫变换的自适应时频峰值滤波消噪方法，属于地球物理技术领域。针对直线型同相轴地震记录提出一种多层分数阶傅里叶霍夫，对地震数据进行同相轴包络识别，建立与同相轴走势相近的滤波轨线方程，实现时频峰值滤波最优轨线的自适应选取，从而充分降低滤波偏差。本发明能够在强噪声条件下快速得出检测结果，具有较高的准确性及较强的抗干扰能力。

主权项

1.一种基于改进霍夫变换的自适应时频峰值滤波消噪方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一：获得一张含噪的、包含直线型同相轴的地震记录，记录中的直线型同相轴相当于图像中的边缘信息，为了便于对地震记录进行形态识别，首先对地震记录进行灰度处理，将记录值转换到0‑255之间，处理后的地震记录为一张图像数据，接着，利用改进的霍夫变换实现地震记录中直线型同相轴形态识别，具体过程为：先利用公式对灰度处理后的图像数据进行多层分数阶傅里叶变换，将地震记录变换到时域和频域之间的一个中间域，将其旋转到从时间轴指向频率轴的一个角度，得到多组不同阶数的傅里叶变换结果；再将变换结果转换成由模值ρ和相角θ构成的极坐标形式，在极坐标内，对数据进行共轭对称，并沿模值方向进行一维傅里叶反变换便可得到一张由多条正弦线构成的正弦谱图；实际上，从多层分数阶傅里叶变换到转换成极坐标，再到进行一维傅里叶反变换，整个过程相当于对地震记录进行了一次霍夫变换，得到的正弦谱图中多条正弦线的交点，即正弦谱矩阵中的数据最大值就对应了地震记录中的直线型同相轴；对于直线型同相轴的地震记录，通过搜索正弦谱图中的峰值便可得到与其对应的地震记录中的某条同相轴在极坐标内的模值ρ_peak和相角θ_peak，再根据极坐标与原图像坐标之间的关系式ρ＝xcosθ+ysinθ便可以得到地震记录内同相轴包络线的斜率k_l＝ctanθ_peak；于是沿着多条斜率为k_l的直线型滤波轨线对含噪地震记录进行样本重采样，有效提高采样后信号的线性度，降低滤波偏差；步骤二：根据检测到的同相轴包络斜率kl建立与直线型同相轴走势接近的滤波轨线方程yl＝klxl+bl，其中xl为地震记录点的横坐标，代表炮检距方向，yl为地震数据点的纵坐标，代表时间方向，kl为轨线斜率，bl为截距，决定轨线与地震记录纵坐标的交点位置，改变截距bl的数值便会生成多条具有相同斜率的直线轨线，沿着这些轨线对地震记录进行样本重采样，便可实现对地震记录沿直线型同相轴形态方向的数据提取；步骤三：对采样后的数据样本，利用时频峰值滤波方法进行噪声压制，由于对地震记录进行样本重采样时所采用的轨线斜率是通过检测直线型同相轴形态得出的，因此轨线与同相轴趋势接近，沿着这些轨线重采样后的地震记录有效信号线性度充分提高，主频充分降低，因此对其进行时频峰值滤波时所采用的滤波窗长比传统时频峰值滤波方法中长很多，较长的窗长在完整保持有效成分的同时可以有效地压制随机噪声。