一种地震数据信噪处理方法和系统

本发明涉及地震数据处理的，具体而言，涉及一种地震数据信噪处理方法和系统。

背景技术：

1、地震信号波形是地震学研究的关键数据之一。通过对地震波形的分析，可以深入探究地震事件的发生机制、震源特性以及地震波的传播规律，从而更好地理解地球内部的动力学过程和地震活动规律，为地震学研究提供了不可或缺的数据支持。然而，地震数据常常受到各种噪声的干扰，包括地表噪声、仪器噪声和天然噪声等，这些噪声会影响地震信号的提取和解释，降低数据的质量。通过有效地去除噪声可以增强地震信号的解释性，帮助地震学家更好地理解地下结构、地震震源机制以及地震活动规律。

2、现有技术中，可通过基于傅里叶变换的频谱滤波来抑制噪声、利用经验模态分解、奇异值分解和盲源信号分离等算法和利用时频变换进行去噪等方法对地震数据进行处理，其存在操作性较低、通用性不强，以及去噪效果存在局限性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地震数据信噪处理方法和系统，以提高对地震数据处理的效率和准确性。

2、第一方面，本发明提供了一种地震数据信噪处理方法，包括：

3、获取待处理的地震数据；

4、基于同步挤压小波变换，将地震数据变换为时频域图像；

5、基于广义交叉策略，确定时频域图像的各频点的小波系数最优阈值；

6、基于小波系数最优阈值，对时频域图像进行阈值化处理，得到第一时频谱图像；

7、对第一时频谱图像进行连通性处理，得到第一时频谱图像的像素连通性阈值；

8、基于像素连通性阈值，对第一时频谱图像进行阈值化处理，得到第二时频谱图像；

9、利用同步挤压小波反变换，对第二时频谱图像进行反变换，得到去噪后的地震波形数据。

10、可选的，基于广义交叉策略，确定时频域图像的各频点的小波系数最优阈值，包括：

11、利用如下公式，确定时频域图像的各频点的小波系数最优阈值：

12、

13、

14、其中，为小波尺度为的小波系数在阈值处的广义交叉值；为中小波系数的数量；为小波尺度为的原始小波系数的绝对值；为小波尺度为的原始小波系数在阈值化后的小波系数；为小波尺度为的小波系数阈值；为中小波系数为0的数量；表示符号函数；表示取正值运算；表示矢量的平方运算。

15、可选的，基于小波系数最优阈值，对时频域图像进行阈值化处理，得到第一时频谱图像，包括：

16、通过如下公式，对时频域图像进行阈值化处理，得到第一时频谱图像：

17、

18、式中，为小波尺度为的原始小波系数在最优阈值的阈值化后的小波系数；为最优小波阈值；为小波尺度为的原始小波系数；为单位阶梯函数运算。

19、可选的，对第一时频谱图像进行连通性处理，得到第一时频谱图像的像素连通性阈值，包括：

20、基于预设的连通性阈值，得到第一时频谱图像所对应的像素连通分量的数量和面积集合；

21、根据第一时频谱图像所对应的像素连通分量的数量和面积，得到第一时频谱图像的像素连通性阈值。

22、可选的，基于预设的连通性阈值，得到第一时频谱图像所对应的像素连通分量的数量和面积集合，包括：

23、对第一时频谱图像进行二值化图像处理，得到二值化图像；

24、基于预设的连通性阈值，对二值化图像进行连通性处理，得到二值化图像的连通性区域数量和面积；

25、基于二值化图像的连通性区域数量，得到第一时频谱图像的连通区域所对应的面积集合。

26、可选的，根据第一时频谱图像所对应的像素连通分量的数量和面积，得到第一时频谱图像的像素连通性阈值，包括：

27、通过如下公式，得到第一时频谱图像的像素连通性阈值：

28、

29、式中，为像素连通性阈值；为第一时频谱图像中所有连通性区域的数量；,为所有连通性区域面积的集合；为所有连通性区域面积集合的中位数。

30、可选的，基于像素连通性阈值，对第一时频谱图像进行阈值化处理，得到第二时频谱图像，包括：

31、通过如下公式，对第一时频谱图像进行阈值化处理，得到第二时频谱图像：

32、

33、式中，为第二时频谱图像；为原始连通性区域面积的集合。

34、第二方面，本发明提供了一种地震数据信噪处理系统，包括：

35、获取模块，用于获取待处理的地震数据；

36、变换模块，用于基于同步挤压小波变换，将地震数据变换为时频域图像；

37、第一阈值模块，用于基于广义交叉策略，确定时频域图像的各频点的小波系数最优阈值；

38、第一阈值化模块，用于基于小波系数最优阈值，对时频域图像进行阈值化处理，得到第一时频谱图像；

39、第二阈值模块，用于对第一时频谱图像进行连通性处理，得到第一时频谱图像的像素连通性阈值；

40、第二阈值化模块，用于基于像素连通性阈值，对第一时频谱图像进行阈值化处理，得到第二时频谱图像；

41、反变换模块，用于利用同步挤压小波反变换，对第二时频谱图像进行反变换，得到去噪后的地震波形数据。

42、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述地震数据信噪处理方法的步骤。

43、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，机器可运行指令在被处理器调用和运行时，机器可运行指令促使处理器运行上述地震数据信噪处理方法。

44、本发明实施例提供了一种地震数据信噪处理方法和系统，通过基于同步挤压小波变换，将地震数据变换为时频域图像；基于广义交叉策略，确定时频域图像的各频点的小波系数最优阈值；基于小波系数最优阈值，对时频域图像进行阈值化处理，得到第一时频谱图像；对第一时频谱图像进行连通性处理，得到第一时频谱图像的像素连通性阈值；基于像素连通性阈值，对第一时频谱图像进行阈值化处理，得到第二时频谱图像；利用同步挤压小波反变换，对第二时频谱图像进行反变换，得到去噪后的地震波形数据，以提高对地震数据处理的效率和准确性；通过将小波系数阈值和图像像素连通性的图像处理技术进行融合，可以精准地实现了地震数据中信号和背景噪音的有效分离，极大提高了地震数据的信噪比，增强了地震信号的准确性；通过无参数化的广义交叉验证方法来估计阈值，减少参数选取对去噪效果的影响；以及融合了参数化的图像像素连通性处理技术进一步提高时频域的去噪效果，实现地震数据信噪的精准分离。

45、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

1.一种地震数据信噪处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的地震数据信噪处理方法，其特征在于，所述基于广义交叉策略，确定所述时频域图像的各频点的小波系数最优阈值，包括：

3.根据权利要求2所述的地震数据信噪处理方法，其特征在于，所述基于所述小波系数最优阈值，对所述时频域图像进行阈值化处理，得到第一时频谱图像，包括：

4.根据权利要求1所述的地震数据信噪处理方法，其特征在于，所述对所述第一时频谱图像进行连通性处理，得到所述第一时频谱图像的像素连通性阈值，包括：

5.根据权利要求4所述的地震数据信噪处理方法，其特征在于，所述基于预设的连通性阈值，得到所述第一时频谱图像所对应的像素连通分量的数量和面积集合，包括：

6.根据权利要求4所述的地震数据信噪处理方法，其特征在于，根据所述第一时频谱图像所对应的像素连通分量的数量和面积，得到所述第一时频谱图像的像素连通性阈值，包括：

7.根据权利要求6所述的地震数据信噪处理方法，其特征在于，基于所述像素连通性阈值，对所述第一时频谱图像进行阈值化处理，得到第二时频谱图像，包括：

8.一种地震数据信噪处理系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7中任一项所述的地震数据信噪方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述机器可运行指令在被处理器调用和运行时，所述机器可运行指令促使所述处理器运行上述权利要求1至7中任一项所述的地震数据信噪方法。