收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

小波变换方法在位场数据处理中的应用研究

颜萍  
【摘要】:小波变换是近年来研究比较热门的一种数学分析手段。目前,小波变换在地震数据处理中已得到非常广泛的应用,但在位场数据处理方面的研究还相对比较少。由于小波变换具有时频分析特性以及多尺度分析的特点,在位场数据处理中的应用前景非常广阔。本文以重力数据为例,利用MATLAB小波工具箱中提供的小波及小波变换函数,通过对建立的理论模型进行小波变换实验,研究如何最大限度地利用小波变换这个强大的工具来辅助位场数据的常规处理,从而提高处理的精度。 本文首先介绍了一种非常实用的图像增强方法:直方图均衡化方法,并在本论文中适时加入直方图均衡化处理。这种方法是Geosoft软件成图中默认的色彩填充模式,在ModelVision软件和Voxler软件中也有专门的处理模块,但是绘图功能最强大的Surfer软件却不具备这种功能。本文通过研究直方图均衡化方法算法,编写了FORTRAN程序,编译出界面友好、运行速度快且方便任何人使用的可执行文件,只要输入用于成图的grd文件名称,就可以得到在Surfer中调用的色彩clr文件和等级lvl文件,从而为广大的Surfer用户提供了方便。编程过程中利用快速排序法,并考虑到了白化的情况,在Surfer中的成图效果与Geosoft软件绘制的效果相同,并且克服了Geosoft软件中等值线与色彩不重合的缺点。通过后续的研究发现,直方图均衡化不仅可以突出局部的弱异常,使成图的色彩更清晰、层次感更强,提高彩色图像的分辨率,尤其是当导数结果含有边界效应的时候成图效果非常明显;并且它也是一种非常有效的识别边界的方法,可以通过寻找垂向导数图上等值线密集区来识别地质体的边界。 利用小波多尺度分析进行位场场分离,已有许多学者进行过研究。小波多尺度分析将异常分解为逼近信号和不同阶次的细节,将逼近信号作为分离出来的区域场,剩下所有细节之和作为局部场。本文建立简单的双球体模型,再迭加一个简单的区域场,作为位场分离的模型,通过对模型进行大量的实验,研究了小波基和分解层数的选择问题,其结果与前人得到的相似:利用小波多尺度分析进行位场场分离的效果非常好;分解层数对位场场分离的结果影响很大,其选取需要根据经验进行人为判断;小波基的影响很小,可以在db4~db9、sym4~sym8、coif3~coif5、bior3.3~bior3.9以及dmey小波中任选。本文将其与位场分离的其它两种方法(向上延拓和趋势分析)进行对比,认为向上延拓不能将场分离干净,只可以用于研究区域场的形态,而趋势分析方法位场分离的效果非常好。在对实际数据进行位场分离时,选取哪种方法最合适,需要具体问题具体分析。 傅里叶变换要求数据满足点的个数是2的整数次幂,并且端点值相等,所以位场数据处理前要扩边。通过对建立的多球体模型进行大量实验,发现端点值不相等时会产生严重的Gibbs效应,而传统的余弦函数扩边法和Surfer中提供的网格化预扩边方法,由于边界不连续,都会产生边界效应,此时利用直方图均衡化方法可以辅助数据成像,提高图像的分辨率。而MATLAB小波工具箱中提供的9种信号延拓模式中有两种可以完全消除这种边界效应,并且发现其它较常用的补零扩边法、区域场扩边法和对折扩边法都与这些信号延拓模式有着密切的关系。在上述研究的基础上,作者提出用“一阶平滑模式”与余弦函数结合的SPD_余弦扩边法,并对前人编写的FORTRAN扩边子程序加以改进,对多球体模型进行实验,得到的高阶导数结果没有边界效应,从而提高了高阶导数的求取精度,这对计算位场梯度有着重大的意义。 论文还讨论了位场数据去噪预处理的必要性,通过给多球体模型添加不同幅度的噪声,研究了小波基和分解层数的选择问题,并且与Butterworth滤波器进行对比,突出了小波阈值去噪的优点。小波阈值去噪不仅可以应用于位场数据的去噪预处理,还可以用于消除傅里叶变换产生的Gibbs效应,也可以用来消除由于求导而放大的高频干扰。 最后,为验证前述各方法的应用效果,对老挝万象杜拉贡地区1:50000面积性重力资料进行了处理解释。结果表明,通过模型试验得到的结论适用于实际数据处理:适时选择直方图均衡化方式填充,可以提高图像的分辨率,突出局部弱异常,尤其是导数结果的成图;小波位场分离的效果与趋势分析的效果相近;SPD_余弦扩边法求导结果不会产生边界效应;而小波阈值去噪可以适当消除求导放大的高频干扰,从而提高位场梯度计算的精度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 纪晓琳;王万银;邱之云;;最小曲率位场分离方法参数选择试验研究[J];地球物理学进展;年期
2 徐世浙;楼云菊;;起伏地形二维位场上延与换算的边界单元法[J];物化探计算技术;1987年03期
3 黄国祥,潘海汝,余运洋;一种用Kalman滤波减小位场谱分析截断影响的方法[J];桂林冶金地质学院学报;1988年01期
4 张智勇;廖代正;;计算非立方配位场中d轨道分裂能的简易图解法[J];化学通报;1988年07期
5 姜效典,王硕儒;任意曲线上二维重磁位场转换的B样条函数法[J];地球物理学报;1989年03期
6 杨再朝;;应用迭代法进行位场的曲化平[J];石油地球物理勘探;1989年02期
7 安玉林;柴玉璞;张明华;黄金明;乔计花;;曲化平用最佳等效源模型及其单位位场表达式推导的新方法[J];地球物理学报;2013年07期
8 陈石;张健;;重力位场谱分析方法研究综述[J];地球物理学进展;2006年04期
9 王邦华,王理;重磁位场的正则化向下延拓[J];物探化探计算技术;1998年01期
10 赵玉清;豆育升;;配位场稳定化能的计算及其应用实例[J];化学通报;1990年04期
11 康衡;;计算d轨道在配位场中的相对能量[J];湖南师范大学自然科学学报;1981年01期
12 邱姜歆;郑燕青;;三维反演进行位场分离的可行性分析[J];科技广场;2016年02期
13 王四龙,宁书年,李郴,许孝庭;用三维趋势面分析分离位场异常[J];煤田地质与勘探;1993年05期
14 朱保健;;孤立源的密度、磁化强度及其埋深估算的3维位场方法研究[J];吉林大学学报(地球科学版);2010年S1期
15 胡绕;吴健生;王家林;;结合场梯度的位场数据图像非均匀映射技术[J];物探化探计算技术;2006年01期
16 吴健生;刘苗;;基于小波的位场数据融合[J];同济大学学报(自然科学版);2008年08期
17 侯俊胜,管志宁,张自力;综合利用位场及其梯度的频率域曲化平方法[J];物探化探计算技术;1995年04期
18 龙翔云,李伯符,孙家钟;配位场的中间场研究[J];高等学校化学学报;1985年09期
19 ;位场会议[J];石油地球物理勘探;1976年S1期
20 孟令顺,肖锋;基于图形用户界面的位场数据处理系统[J];吉林大学学报(信息科学版);2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 荆磊;陆桂福;郜晓亮;;基于正演系数滤波及延拓的位场分离[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S02资源与环境地球物理勘查理论与方法技术分会场[C];2013年
2 王西文;;位场反演中的双次滤波技术研究[A];1991年中国地球物理学会第七届学术年会论文集[C];1991年
3 潘作枢;王万银;刘展;;曲面位场数据反演问题[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年
4 刘展;王心众;张旺;;基于深度变化的三维重力位场正则化下延方法研究[A];中国地球物理2013——第十九专题论文集[C];2013年
5 于增慧;王硕懦;;用样条函数建立位场转换系统和解释方法研究[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年
6 黄临平;;改进的模拟退火法在3D重磁位场反演中的应用[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
7 吴健生;胡绕;;基于两种方法混合的位场成像技术研究[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
8 刘光海;;位场转换的谱分析方法及程序[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(21)[C];1988年
9 林巍;张健;;南海南部三维位场反演初步研究[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
10 王俊;孟小红;周俊杰;任丽;;位场数据反演中不适定性分析及改进措施[A];中国地球物理2013——第十八专题论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜威;几种位场数据处理方法的研究及在青海共和地区干热岩勘探中的应用[D];吉林大学;2018年
2 张凤琴;基于离散余弦变换的位场谱方法及应用[D];吉林大学;2007年
3 蒋甫玉;位场数据处理中的滤波技术研究及其应用[D];吉林大学;2008年
4 徐梦龙;几种位场数据处理方法的研究及应用[D];吉林大学;2016年
5 邰振华;位场数据高精度处理方法的研究与应用[D];吉林大学;2016年
6 刘彩云;基于小波变换的位场场源识别与异常分离方法研究[D];中国地质大学(北京);2014年
7 张冲;重磁位场数据空间重构及层状介质反演研究[D];吉林大学;2017年
8 李宏伟;位场转换计算中迭代法与其滤波特性的综合分析与研究[D];中国地质大学(北京);2012年
9 纪晓琳;频率域等效源曲面位场数据处理和转换方法研究[D];长安大学;2015年
10 陈召曦;位场数据的曲波变换与信息提取应用[D];中国地质大学(北京);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 颜萍;小波变换方法在位场数据处理中的应用研究[D];吉林大学;2012年
2 田明阳;几种位场成像方法研究及在松江河地热勘探中的应用[D];吉林大学;2018年
3 黄金辉;直接解拉普拉斯方程在重磁位场转换中的研究与应用[D];成都理工大学;2012年
4 彭明涛;重磁位场转换方法技术研究与应用[D];成都理工大学;2014年
5 陈堃;空间散乱分布位场数据插值研究[D];浙江大学;2013年
6 周佳男;基于相位场模型的纹理图像分割方法研究[D];浙江工业大学;2009年
7 崔欣;位场相关成像方法研究[D];中国地质大学(北京);2009年
8 李春芳;空间域位场分离方法研究[D];长安大学;2011年
9 谷社峰;局部波数在位场数据处理及解释中的应用[D];吉林大学;2005年
10 李超;现代数字信号处理技术在位场数据处理中的研究及应用[D];成都理工大学;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978