基于小波变换的地震信号瞬时参数提取方法研究

【摘要】：地震信号瞬时参数蕴含了丰富的地下地质信息。通过对地震信号瞬时参数的研究,可以解释并获得许多有关地层、断层、裂缝、岩性变化等重要特征信息,有利于对地下地质特征进行正确认识以及对地震剖面进行精细解释。小波变换是近年来发展起来的一种时间—尺度域分析技术,当利用解析小波对实信号作小波分解时,可以求得每个尺度下实信号的瞬时参数。由于小波变换本身具有去噪的功能和分频处理的特点,在小波域提取的瞬时特征具有很好的抗噪性和可靠性。因此本文主要研究基于小波变换的地震信号瞬时参数提取。 本文介绍了Hilbert变换法提取地震信号瞬时参数与小波变换法提取地震信号瞬时参数两种方法,通过对比分析两种方法的提取结果可见:Hilbert变换与小波变换都能够提取出地震信号瞬时参数,但是相较于Hilbert变换对噪声十分敏感,小波变换提取的瞬时参数具有很好的抗噪性与可靠性。在利用小波变换提取地震信号瞬时参数过程中,存在无法分辨出地震信号中较小的同相轴、瞬时频率的提取结果存在负频成分等问题,这就影响了所提取结果的分辨率以及准确性。为此,本文对常规的小波变换法进行改进,通过引入一常数来改造小波函数,根据地震数据的频率特征选取合适的小波,使改进后小波的中心频率和带宽与实际信号更接近,对地震信号的去噪效果也更明显。针对瞬时频率的提取结果存在负频成分问题,对瞬时频率的计算方法进行了改进,将解析信号法与相位差分法相结合,实现了对地震信号瞬时频率的准确提取。 为了高分辨率地震勘探的需要,本文利用对地震信号进行求导以增加其主频,然后利用改进后小波变换法对求导后的地震信号进行瞬时参数提取,既较好地保持了原始地震资料的真实性,又改善了剖面质量,提取出了高分辨率的地震信号瞬时参数。