一種噪聲壓制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種噪聲壓制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著地震勘探的目標(biāo)逐漸向地下深層地區(qū)和地表復(fù)雜的地區(qū)轉(zhuǎn)移，對(duì)地震資料的 處理技術(shù)提出了更高的要求。在地震勘探中，由于會(huì)受到采集環(huán)境周圍的大量高壓輸電線 的影響，地面檢波器接收到的觀測(cè)信號(hào)中不僅包括有效波，還包含有許多交流電干擾波以 及各種噪聲，嚴(yán)重影響了地震勘探的精度，因此需要對(duì)交流電干擾波以及噪聲信號(hào)進(jìn)行濾 除。
[0003] 由于地面檢波器接收到的觀測(cè)信號(hào)中的有效波與交流電干擾波為相互獨(dú)立的源 信號(hào)，故目前常采用ICA(independent component analysis，獨(dú)立分量分析）算法來對(duì)觀測(cè) 信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分離，從而去除交流電干擾波。但是現(xiàn)有的ICA算法不能去除觀測(cè)信號(hào)中的加 性白噪聲，去除噪聲的效率低;且ICA算法的前提是"噪聲(加性白噪聲等)可忽略不計(jì)"，而 實(shí)際中獲取的觀測(cè)信號(hào)中是具有加性白噪聲的，而加性白噪聲會(huì)對(duì)ICA算法造成影響，使得 結(jié)果不準(zhǔn)確。
[0004] 因此，如何提供一種去除噪聲的效率高且準(zhǔn)確性高的噪聲壓制方法及系統(tǒng)是本領(lǐng) 域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種噪聲壓制方法及系統(tǒng)，不僅能夠去除噪聲源信號(hào)，還能 夠去除觀測(cè)信號(hào)中的加性白噪聲，去除噪聲的效率高;且能夠避免加性白噪聲對(duì)獨(dú)立分量 分析處理造成影響，準(zhǔn)確性高。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種噪聲壓制方法，包括：
[0007] 獲取M個(gè)檢波器接收到的M個(gè)觀測(cè)信號(hào);其中，每個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)由相互獨(dú)立的N個(gè) 源信號(hào)組成;M和N均為正整數(shù)；
[0008] 對(duì)M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行加性白噪聲去除處理，得到去除加性白噪聲之后的M個(gè)所 述觀測(cè)信號(hào)；
[0009]對(duì)去除所述加性白噪聲之后的M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立分量分析處理，得到相 互分離的N個(gè)所述源信號(hào)；
[0010]從所述相互分離的N個(gè)所述源信號(hào)中去除噪聲源信號(hào)，得到有效信號(hào)。
[0011]優(yōu)選地，所述對(duì)M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行加性白噪聲去除處理具體為：
[0012] 采用兩步特征值分解法對(duì)M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行加性白噪聲去除處理。
[0013] 優(yōu)選地，所述采用兩步特征值分解法對(duì)M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行加性白噪聲去除處 理的過程具體為：
[0014] 步驟s201:根據(jù)M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)得到觀測(cè)信號(hào)矢量X(k)，其中，X(k) = [Xl， X2,……，XM]t，X1、X2、……、 XM分別為M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣處理后對(duì)應(yīng)得到的矢量；
[0015] 步驟S202:對(duì)所述觀測(cè)信號(hào)矢量X(k)進(jìn)行中心化處理，使其均值為0;
[0016] 步驟s203:根據(jù)所述觀測(cè)信號(hào)矢量X(k)以及相關(guān)矩陣關(guān)系式得到相關(guān)矩陣 A ，其中，所述相關(guān)矩陣關(guān)系式為：
[0018] 步驟s204:根據(jù)所述相關(guān)矩陣(0；)以及第一分解關(guān)系式得到特征值A(chǔ) x;
[0019] 其中，所述第一分解關(guān)系式為：
[0020] rFyAjFj，其中，AfdiaglA，入 2,……，入 n};
[0021] 步驟S205:根據(jù)預(yù)白化關(guān)系式對(duì)所述觀測(cè)信號(hào)矢量X(k)進(jìn)行預(yù)白化處理，得到預(yù) 白化矢量Z(k);
[0022]其中，所述預(yù)白化關(guān)系式為：
Vs為 As對(duì)應(yīng)的特征向量；
[0025]步驟s206:根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間滯后值p以及第二分解關(guān)系式得到對(duì)角矩陣2X;其中， 所述第二分解關(guān)系式為：
，其中，Ux為特征矩陣，p矣0;
[0027]步驟s207:判斷所述對(duì)角矩陣2 x中的全部奇異值是否均不相同，如果是，則進(jìn)入 步驟s208;否則，返回步驟s206，并預(yù)設(shè)不同的時(shí)間滯后值p;
[0028]步驟s208:根據(jù)所述預(yù)白化矢量Z(k)、所述特征矩陣Ux以及白化關(guān)系式得到去除 所述加性白噪聲后的觀測(cè)信號(hào)矢量Xi(k);
[0029] Xi{k) = U'xZ{k)
[0030] 其中，所述觀測(cè)信號(hào)矢量XKk)包括M個(gè)信號(hào)矢量，M個(gè)所述信號(hào)矢量分別對(duì)應(yīng)于去 除所述加性白噪聲之后的M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)。
[0031] 優(yōu)選地，所述時(shí)間滯后值P取1。
[0032] 優(yōu)選地，所述對(duì)去除所述加性白噪聲之后的M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立分量分析 處理，得到相互分離的N個(gè)所述源信號(hào)的過程具體為：
[0033]步驟s401:令迭代次數(shù)q的初始值為1;
[0034]步驟s402:隨機(jī)生成初始權(quán)矢量Wq;
[0035]步驟s403:將所述觀測(cè)信號(hào)矢量XKk)以及所述初始權(quán)矢量Wq帶入目標(biāo)關(guān)系式，得 到的結(jié)果即為目標(biāo)權(quán)矢量W;
[0036]其中，所述目標(biāo)關(guān)系式為：
[0037] Wl = E{X,g{W；Xi]\-E{g(W：iX,)\W,i
[0040]其中，E[.]為均值運(yùn)算，g[.]為非線性函數(shù)；
[0041] 步驟s404:判斷所述目標(biāo)權(quán)矢量W是否收斂，如果是，進(jìn)入步驟s405,否則，返回步 驟s403;
[0042]步驟s405:令所述迭代次數(shù)q加1，判斷所述迭代次數(shù)q是否大于預(yù)設(shè)迭代次數(shù)閾 值，如果是，進(jìn)入步驟s406;否則，返回步驟s402;
[0043] 步驟s406:將所述目標(biāo)權(quán)矢量W以及所述觀測(cè)信號(hào)矢量XKk)帶入分離關(guān)系式，得 到分離矢量Y(k)，其中，所述分離關(guān)系式為：
[0044] Y(k)=ffXi(k)
[0045] 其中，所述分離矢量Y(k)中包括相互分離的N個(gè)源信號(hào)矢量，N個(gè)所述源信號(hào)矢量 分別對(duì)應(yīng)于N個(gè)所述源信號(hào)。
[0046] 優(yōu)選地，所述非線性函數(shù)g[.]可以為：
[0047] g(y)=tanh(ay)或g(y)=yexp(_y2/2)或g(y)=y3,其中，1 <a< 2。
[0048] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種噪聲壓制系統(tǒng)，包括：
[0049] 獲取單元，用于獲取M個(gè)檢波器接收到的M個(gè)觀測(cè)信號(hào);其中，每個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)由 相互獨(dú)立的N個(gè)源信號(hào)組成;M和N均為正整數(shù)；
[0050] 噪聲去除單元，用于對(duì)M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行加性白噪聲去除處理，得到去除加性 白噪聲之后的M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)；
[0051] 獨(dú)立分量分析處理單元，用于對(duì)去除所述加性白噪聲之后的M個(gè)所述觀測(cè)信號(hào)進(jìn) 行獨(dú)立分量分析處理，得到相互分離的N個(gè)所述源信號(hào)；
[0052]有效信號(hào)取得單元，從所述相互分離的N個(gè)所述源信號(hào)中去除噪聲源信號(hào)，得到有 效信號(hào)。
[0053]本發(fā)明提供了一種噪聲壓制方法及系統(tǒng)，對(duì)傳統(tǒng)的ICA算法進(jìn)行了改進(jìn)。本發(fā)明首 先對(duì)M個(gè)檢波器接收到的M個(gè)觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行了加性白噪聲去除處理，去除了觀測(cè)信號(hào)中的加 性白噪聲，然后再對(duì)M個(gè)觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立分量分析處理，將觀測(cè)信號(hào)中的噪聲源信號(hào)分離 出來并去除，從而得到有效信號(hào)。即本發(fā)明不僅能夠去除噪聲源信號(hào)，還能夠去除觀測(cè)信號(hào) 中的加性白噪聲，去除噪聲的效率高;且去除加性白噪聲后再進(jìn)行獨(dú)立分量分析處理，滿足 了獨(dú)立分量分析處理中"噪聲忽略不計(jì)"的前提，避免了加性白噪聲對(duì)獨(dú)立分量分析處理造 成影響，提高了結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0054]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0055]圖1為本發(fā)明提供的一種噪聲壓制方法的過程的流程圖；
[0056]圖2為本發(fā)明提供的一種噪聲壓制方法中的一種源信號(hào)組成示意圖；
[0057]圖3為本發(fā)明提供的一種噪聲壓制方法中的一種觀測(cè)信號(hào)組成示意圖；
[0058] 圖4為本發(fā)明提供的一種噪聲壓制方法中的一種分離矢量Y(k)對(duì)應(yīng)的分離信號(hào)不 意圖；
[0059] 圖5為本發(fā)明提供的一種噪聲壓制方法中的一種源信號(hào)的頻譜示意圖；
[0060] 圖6為本發(fā)明提供的一種噪聲壓制方法中的一種分離信號(hào)的頻譜示意圖；
[0061] 圖7為本發(fā)明提供的一種噪聲壓制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0062] 本發(fā)明的核心是提供一種噪聲壓制方法及系統(tǒng)，不僅能夠去除噪聲源信號(hào)，還能 夠去除觀測(cè)信號(hào)中的加性白噪聲，去除噪聲的效率高;且能夠避免加性白噪聲對(duì)獨(dú)立分量 分析處理造成影響，準(zhǔn)確性高。
[0063]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范