The invention discloses a seismic signal detection algorithm based on GS transform filtering and EMD denoising, which relates to the field of seismic signal detection accuracy. Firstly, a seismic signal x (i) is intercepted and generalized S-transform is performed to obtain the time-frequency analysis map of the seismic record. The dominant frequency band corresponding to the arrival time of the signal x(i) is observed from the time-frequency analysis chart. The first two dominant frequency bands are selected and the seismic signal x(i) is filtered and superimposed through the filter to obtain the multi-band filtered seismic signal x'(i). The multi-band filtered seismic signal x'(i) is decomposed by EMD, and each component is superimposed to get the denoised seismic signal x'(t). The denoised seismic signal x(t) is detected by short-time window averaging/long-time window averaging algorithm. To a certain extent, the invention can improve the signal eigenvalue, thereby further improving the detection probability, with a view to reducing the false detection rate.
【技术实现步骤摘要】
一种基于GS变换滤波和EMD去噪的地震信号检测算法
本专利技术涉及地震信号检测准确率领域,具体是一种基于GS变换(广义S变换)滤波和EMD(经验模态分解)去噪的地震信号检测算法。
技术介绍
传统的地震信号检测中,对采集到的信号只进行单一频带的滤波,且滤波频带是事先设定的,未必是信号的优势频带,所以滤波过程比较盲目。地震信号中有些震相自身波动不明显,而且后来的震相往往会出现在在前一个震相的尾波中,在信噪比不佳的情况下,这些震相就会淹没在噪声中,不能被检测到,极大降低了地震信号的检测概率。因此,有必要在检测前对信号进行去噪;地震噪声虽然来源众多且频带分布不规律,但是地震信号的特点是在即将到来的某一时刻,信号突然增强,且地震信号的不同震相,有各自的优势频带。时频分析技术主要用来对信号进行优势频带的分析。常用的S变换比一些基于傅里叶变换的时频分析方法在频率分辨率和时窗灵活性上有一定的改进,但在地震信号处理时,S变换的基本小波固定的特性,依然限制了信噪比和分辨率的有效提升。对于传统的变换去噪方法,例如小波去噪,阈值的合理选择对去噪效果影响显著。综上,在对地震信号进行处理时,采用何种方法分析出地震信号的优势频带,去噪时尽可能避免由于阈值设置不当造成检测效果不佳,是地震信号滤波去噪过程中亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对目前地震信号处理过程中,对信号只进行单一频带滤波且滤波频带比较盲目,造成去除噪声效果不好,地震信号检测率不高的问题,提出一种基于GS(广义S变换)变换滤波和EMD(经验模态分解)去噪的地震信号检测算法,有效提高地震检测信号的特征值,从而有利于地震 ...
【技术保护点】
1.一种基于GS变换滤波和EMD去噪的地震信号检测算法,其特征在于,具体步骤如下:步骤一、截取采集的某地震波信号x(i),并将该地震波信号进行广义S变换,得到该条地震记录的时频分析图;步骤二、从时频分析图中观察得到该信号x(i)到来时刻对应的优势频带;步骤三、选择最开始的两个优势频带,将地震信号x(i)经过滤波器完成滤波并叠加,得到多频带滤波后的地震信号x'(i);步骤四、将多频带滤波后的地震信号x'(i)进行EMD分解,并将各分量叠加得到去噪后的地震信号x″(t);具体过程如下:步骤401、利用三次样条插值函数构造出信号局部极大值点xmax(t)和局部极小值点xmin(t)的包络线,并求取上下包络线的平均值m1(t);
【技术特征摘要】
1.一种基于GS变换滤波和EMD去噪的地震信号检测算法,其特征在于,具体步骤如下:步骤一、截取采集的某地震波信号x(i),并将该地震波信号进行广义S变换,得到该条地震记录的时频分析图;步骤二、从时频分析图中观察得到该信号x(i)到来时刻对应的优势频带;步骤三、选择最开始的两个优势频带,将地震信号x(i)经过滤波器完成滤波并叠加,得到多频带滤波后的地震信号x'(i);步骤四、将多频带滤波后的地震信号x'(i)进行EMD分解,并将各分量叠加得到去噪后的地震信号x″(t);具体过程如下:步骤401、利用三次样条插值函数构造出信号局部极大值点xmax(t)和局部极小值点xmin(t)的包络线,并求取上下包络线的平均值m1(t);步骤402、从原信号中减去平均包络,得到一个去掉低频的高频新序列h1(t);h1(t)=x(t)-m1(t)(6)原信号x(t)的初始值为多频带滤波后的地震信号x'(i);步骤403、判断高频新序列h1(t)是否满足固有模态函数的条件,如果是,将高频新序列h1(t)记为c1(t),作为第一个分解得到的固有模态函数IMF(1);否则,将h1(t)作为原始信号,返回步骤401,直至满足条件;c1(t)=h1(t)(7)步骤404、用原信号减去第一个固有模态函数IMF(1)得到一个去高频分量的序列x1(t);x1(t)=x(t)-c1(t)(8)原信号x(t)的初始值为多频带滤波后的地震信号x′(i);步骤405、重新将去高频分量的序列x1(t)看做原信号,返回步骤401,即可得到固有模态函数的各阶分量IMF(k),直至满足给定的终止条件时结束;终止条件为:k取值1,2,3,4,5…代表阶数,ck-1(t)是指上一阶的固有模态函数,也就是IMF(k-1)步骤406、分解过程完成后,原信号被分解成一系列IMF分量和一个趋势项r(t);原信号x(t)的初始值为多频带滤波后的地震信号x′(i);分解得到的各个分量IMF(j)通过简单相加还原原始信号,各IMF分量都...
【专利技术属性】
技术研发人员:崔高峰,韩若楠,李健,王晓明,王卫东,胡欣,
申请(专利权)人:北京邮电大学,禁核试北京国家数据中心,
类型:发明
国别省市:北京,11
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