基于特殊化曲波变换的时频分析技术制造技术

本发明专利技术公开了基于特殊化曲波变换的时频分析技术，选择在时空域上建立曲小波函数

Time frequency analysis technology based on special Qu Bo transform

The invention discloses a time-frequency analysis technique based on a specialized curved wave transform, which selects to establish a curved wavelet function in the space-time domain.

【技术实现步骤摘要】
基于特殊化曲波变换的时频分析技术
本专利技术属于地震小
，涉及基于特殊化曲波变换的时频分析技术。
技术介绍
随着勘探开发的逐步深入，油气勘探逐步向深层及复杂区域方向发展，地震资料品质制约着时频分析技术的有效应用，尤其是在低信噪比情况下。信号处理中，常用的时频分析方法有短时Fourier变换、Gabor变换、小波变换、Wigner变换、分数阶Fourier变换，希尔伯特黄变换，以及近几年发展起来的同步压缩变换等。这些方法可以得到信号的频率随时间变化的关系，但是当信噪比较低时，有效弱信号被淹没在噪声中，传统的时频分析方法无法准确的识别该信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于特殊化曲波变换的时频分析技术，解决了常用的时频分析方法在低信噪比情况下有效弱信号被淹没在噪声中，传统的时频分析方法无法准确的识别该信息的问题。本专利技术所采用的技术方案是按照以下步骤进行：步骤1：选择在时空域上建立曲小波函数时域以Morlet小波为基础，空间域利用汉宁窗限定范围；f0是选定的母曲波在时域中的主频率，λ为母曲波在空间域所限定的延伸范围。旋转因子Rθ(t，x)，v0为背景地震速度，θ是曲小波对地下倾角的估计；步骤2：曲波变换的表达式为：对ECT进行关于θ的最优化求解，得到对某一地震道xi多尺度分析公式：方位信息进行最优化求解之后，地震道每一时刻对应的曲波系数表示为：此时所代表的是具有方位特征有效信息的曲波系数；其中Φ(af)为公式(1)中x为0时，所对应的频域信号，为第xi道地震数据经过特殊化曲波变换得到的最优曲波系数所对应的时频分析结果。进一步，为了提高分辨率，进行同步压缩，将时间-尺度(t，a)，通过瞬时频率估计，转换到时间-频率域(t，ωl)，然后将相邻瞬时频率范围内的小波系数相加，得到压缩变换后的时频结果其中(Δa)k＝ak-ak-1，Δω＝ωl-ωl-1。本专利技术的有益效果是将地震信息中优势方位的连续曲波系数转换到时频域，提高了时频分析在低信噪比资料上的识别。附图说明图1为截取的一部分实际地震剖面示意图；图2是实际地震剖面上加了随机噪声示意图；图3是经过特殊化曲波变换处理后的示意图；图4是经过同步压缩特殊化曲波变换处理后的示意图；图5是经过小波变换处理后的示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。首先选择在时空域上建立曲小波函数时域以morlet小波为基础，空间域利用汉宁窗限定范围；f0是选定的母曲波在时域中的主频率，λ为母曲波在空间域所限定的延伸范围。旋转因子Rθ(t，x)，v0为背景地震速度，设为常值，此时θ是曲小波对地下倾角的估计，具有了一定的地球物理意义。曲波变换的表达式可写成，此式可以理解为曲波变换的一个特殊化公式，比较适合应用到地震资料的分析中，这里定义为特殊化曲波变换(SpecializedCurveletTransform)。该变换中旋转角度θ仅调整时间位移，而不影响时间方向上小波的频率，从而适应时空域相对独立的地震数据，使得曲小波的频率信息与尺度a一一对应，便于时频分析。本专利技术针对连续的尺度和角度进行分析，有效提高了地震数据的时频分析能力。曲波变换时频分析的方法和思路：式(3)中曲波系数ECT(a，θ，t，x)具有4维度信息的参数，其中θ对有效信号的方位信息具有较强的聚焦能力，我们能够对ECT进行关于θ的最优化求解达到对某一地震道x＝xi进行多尺度分析的目的，方位信息进行最优化求解之后，地震道每一时刻对应的曲波系数表示为：此时所代表的是具有方位特征有效信息的曲波系数。由于其仅含尺度和时间参数，可以作为一种时频分析的手段，此时将θ与时间尺度进行分离的做法起到了简化问题的作用。由于时间维度上母曲波、尺度相对独立，用连续小波变换中的小波系数至时频信号变换的公式：其中Φ(af)为公式(4)中所对应的频域信号，即主频为f0的Morlet小波的频率域信号。为第xi道地震数据经过特殊化曲波变换得到的最优曲波系数所对应的时频分析结果。为了提高分辨率，进行同步压缩。将时间-尺度(t，a)，通过瞬时频率估计，转换到时间-频率域(t，ωl)，然后将相邻瞬时频率范围内的小波系数相加，得到压缩变换后的时频结果其中(Δa)k＝ak-ak-1，Δω＝ωl-ωl-1。本专利技术模型试算结果表明，特殊化曲波变换能有效识别噪声中的弱信号，下面我们对一个实际地震数据进行处理。图1为截取的一部分实际地震剖面，图2是实际地震剖面上加了随机噪声，信噪比是-14.34db，同相轴几乎被淹没在噪声中。分别采用特殊化曲波变换，同步压缩特殊化曲波变换，小波变换和同步压缩小波变换对加噪剖面的第120道进行处理，得到时频剖面图3、图4和图5。本专利技术的方法能有效的识别剖面中的同相轴，时间上吻合较好，且分辨率较高，得益于曲波变换的多尺度、多方位的特性，再加上本文对曲波变换旋转方式的改进处理，使特殊化曲波变换具有识别强噪声弱信号的优势，从模型试算和实际资料处理上都能验证本文方法的可行性和有效性。本专利技术提出了一种基于曲波变换的时频分析方法，该方法利用曲波变换多尺度多方位几何分析的特性，将地震信息中优势方位的连续曲波系数转换到时频域，提高了时频分析在低信噪比资料上的适应能力。本专利技术的优点还在于：1.第一次把曲波变换和时频分析联系了起来。2.曲波变换的表达方式更适应地震信号处理。3.对曲波系数做了同步压缩变换，提高时频分辨率。以上所述仅是对本专利技术的较佳实施方式而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本专利技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于特殊化曲波变换的时频分析技术，其特征在于按照以下步骤进行：步骤1：选择在时空域上建立曲小波函数

【技术特征摘要】
1.基于特殊化曲波变换的时频分析技术，其特征在于按照以下步骤进行：步骤1：选择在时空域上建立曲小波函数时域以Morlet小波为基础，空间域利用汉宁窗限定范围；f0是选定的母曲波在时域中的主频率，λ为母曲波在空间域所限定的延伸范围。旋转因子Rθ(t，x)，v0为背景地震速度，θ是曲小波对地下倾角的估计；步骤2：曲波变换的表达式为：对ECT进行关于θ的最优化求解，得到对某一地震道xi多尺度分析公式：方位信息进行最优化求解之后，地震道每一时刻对应的曲波系数表示为：此...

【专利技术属性】
技术研发人员：王姣，李振春，孙苗苗，刘延利，张雁，李河昭，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37