一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法技术

本发明专利技术公开一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法。所述构造方法包括：获取海洋可控源电磁数据，基于构造滤波器法建立新型小波基构造模型，求解滤波器关键参数λ；根据所述求解的滤波器关键参数λ，基于滤波器组完全重构条件得到分解滤波器系数和重构滤波器系数；根据所述分解滤波器系数和重构滤波器系数，通过迭代卷积计算求解新型小波基的小波函数和尺度函数，构造新型小波基。从海洋可控源电磁数据本身特征出发，通过构造具有针对性的新型小波基函数，从而提高数据噪声压制效果，提高数据信噪比，增加数据解释精度。结果表明，应用新型小波基构造方法的消噪的效果明显优于传统的通用型小波基对海洋可控源电磁数据的消噪方法。

【技术实现步骤摘要】
一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法
本专利技术涉及一种面向海洋可控源电磁(MCSEM)数据消噪的新型小波基构造方法，适用于MCSEM数据消噪处理领域。
技术介绍
MCSEM方法作为一种强大的地球物理勘探工具在油气勘探中发挥重要的作用。经过几十年的发展，MCSEM技术在探测石油、天然气储层等方面已经取得显著效果，正逐渐取代传统的以地震勘探技术为主体的油气勘探技术。MCSEM技术主要依赖于对海底电场和磁场数据进行分析和处理。通过识别含油储层与其周围含盐水地层之间的电阻率差异信息，确定高阻油气层，从而提高油气勘探成功率。但是深海环境复杂，接收到的电磁信号会受到随机噪声、海水扰动噪声以及空气波的影响，进而影响对接收电磁信号的处理、解释以及后期数据反演效果。目前，已有相关的小波方法应用到MCSEM数据处理并取得了较好的效果。周潞等(周潞，2014)使用小波阈值法对MCSEM模拟数据进行了消噪处理；YangY等(YangY，2016)利用连续小波变换(CWT)开发了一种新的周期性CSEM数据去噪方法；李肃义等(李肃义，2016)针对海水扰动噪声提出了一种基于小波多分辨率分析的校正方法。但是，以上技术均使用通用型小波基函数实现MCSEM数据噪声压制。现有技术亟需一种构建具有针对性的新型小波基函数进行噪声处理的方法。因此，本专利技术提出一种基于MCSEM数据特征的新型小波基函数构造方法，并应用于MCSEM数据消噪处理领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对MCSEM自身数据特征，提出一种面向MCSEM数据消噪的新型小波基函数构造方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法，所述构造方法包括：(1)获取海洋可控源电磁数据，基于构造滤波器法建立新型小波基构造模型，求解滤波器关键参数λ；(2)根据所述求解的滤波器关键参数λ，基于滤波器组完全重构条件得到分解滤波器系数和重构滤波器系数；(3)根据所述分解滤波器系数和重构滤波器系数，通过迭代卷积计算求解新型小波基的小波函数和尺度函数，构造新型小波基；所述获取的海洋可控源电磁数据，基于构造滤波器法建立小波基构造模型，求解滤波器关键参数λ具体步骤包括：(1)根据信号匹配的原则，求解所构建小波函数和海洋可控源电磁数据之间的平均相似度ρs,ψ；(2)应用粒子群算法，初始设置进化因子c1、c2＝1.5、速度范围[vmin,vmax]＝[-0.2，0.2]、进化代数nmax＝500、种群规模size＝200、迭代次数k＝4，位置变量为[λmin,λmax]＝[-3，3]中任一随机数，并通过平均相似度ρs,ψ作为约束条件，求解最大相似度值时所对应的λ值。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法。获取海洋可控源电磁数据，基于构造滤波器法建立新型小波基构造模型，求解滤波器关键参数λ；根据所述求解的滤波器关键参数λ，基于滤波器组完全重构条件得到分解滤波器系数和重构滤波器系数；根据所述分解滤波器系数和重构滤波器系数，通过迭代卷积计算求解新型小波基的小波函数和尺度函数，构造新型小波基。实验表明，本专利技术构建的新型小波基函数对MCSEM数据的消噪效果明显优于传统的通用型小波基函数。附图说明：为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法的流程图；图2为本专利技术模拟建立0.24Hz发射频率下的MCSEM理论信号；图3为本专利技术提供的应用粒子群算法求解滤波器组关键参数λ的流程图；图4为本专利技术构建滤波器组对应的尺度函数图像；图5为本专利技术构建滤波器组对应的小波函数图像。具体实施方式：下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法，所述构造方法包括：(1)获取海洋可控源电磁数据，基于构造滤波器法建立新型小波基构造模型，求解滤波器组关键参数λ；本专利技术实施例结合加州大学海洋研究院Key等编写的一维海底均匀层状介质模型MCSEM正反演程序Occam1DCSEM，模拟计算了0.24Hz发射频率下的含噪MCSEM理论信号。为了更清晰的比对，本专利技术实施例截取了50～200分钟MCSEM数据，如图2所示。应用小波多分辨率分析可将小波函数和滤波器结合起来，小波函数的设计可以转换成滤波器组的设计。通过滤波器形式设计的小波函数具有良好的时频特性、正交性和紧支撑性等。因此，本专利技术实施例根据信号匹配的原则，基于MCSEM数据特征构造完全重建的双正交9/7滤波器，具体步骤为：1)根据信号匹配的原则，求解所要构建小波函数和海洋可控源电磁数据之间的平均相似度ρs,ψ根据皮尔逊相关系数，得到相似度的定义：式中，S(m)为MCSEM信号，ψ(m)滤波器组对应的小波函数，ρS,ψ为二者平均相似度相同，i取1，2，3，…，j。2)利用滤波器组小波函数与海洋可控源电磁数据之间的平均相似度ρs,ψ作为约束关系，应用粒子群算法求解最大相似度值时所对应的滤波器关键参数λ的值将滤波器关键参数λ和相似度ρS,ψ之间的关系抽象的表示为：ρS,ψ＝f(λ)(3)由公式(3)可知平均相似度ρS,ψ是关于参数λ的复杂表达式，求解过程繁琐。因此，本专利技术实施例应用粒子群优化算法，根据MCSEM数据特征求解滤波器组关键参数λ的值，图3为应用粒子群算法求解λ流程图。根据粒子群优化算法更新公式：vi(n+1)＝vi(n)+c1·rand()·[pbesti-λi(n)]+c2·rand()·[gbesti-λi(n)](4)λi(n+1)＝λi(n)+vi(n)(5)式中，i表示群体中的第i个粒子；n表示进化的次数；vi、xi分别表示速度和位置；rand()为产生随机值函数；c1、c2表示进化因子，粒子的gbest以及pbest更新方式描述如下：将粒子当前相似度ρS,ψ记作pfitness，对应的位置λ记作pbest，粒子群中ρS,ψ的最大值记作gfitness，对应的位置记作gbest。粒子进化后的适应度值记作pfitness′，对应的最佳位置记作pbest′，粒子群的群体最大适应度值记作gfitness′，对应的最佳位置记作gbest′。基于粒子群算法求解滤波器关键参数λ的具体步骤包括：1)将滤波器组关键参数λ作为粒子群算法中的位置变量，初始设置进化因子c1、c2＝1.5，速度范围[vmin,vmax]＝[-0.20.2]，位置变量为[λmin,λmax]＝[-33]，同时给定进化代数nmax＝500、种群规模size＝200以及迭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法，其特征在于，所述构造方法包括：(1)获取海洋可控源电磁数据，基于构造滤波器法建立新型小波基构造模型，求解滤波器关键参数λ；(2)根据所述求解的滤波器关键参数λ，基于滤波器组完全重构条件得到分解滤波器系数和重构滤波器系数；(3)根据所述分解滤波器系数和重构滤波器系数，通过迭代卷积计算求解新型小波基的小波函数和尺度函数，构造新型小波基。

【技术特征摘要】
1.一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法，其特征在于，所述构造方法包括：(1)获取海洋可控源电磁数据，基于构造滤波器法建立新型小波基构造模型，求解滤波器关键参数λ；(2)根据所述求解的滤波器关键参数λ，基于滤波器组完全重构条件得到分解滤波器系数和重构滤波器系数；(3)根据所述分解滤波器系数和重构滤波器系数，通过迭代卷积计算求解新型小波基的小波函数和尺度函数，构造新型小波基。2.根据权利要求1所述一种面向海洋可控源电磁数据消噪的新型小波基构造方法，其特征在于，根据所述获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：李肃义，赵彦超，姜珊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22