• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

一种小波综合阈值地震信号降噪方法

杨敬松 王晗 姚振静 韩智明 李亚南 高强

杨敬松, 王晗, 姚振静, 韩智明, 李亚南, 高强. 一种小波综合阈值地震信号降噪方法[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(2): 439-446. doi: 10.11899/zzfy20180218
引用本文: 杨敬松, 王晗, 姚振静, 韩智明, 李亚南, 高强. 一种小波综合阈值地震信号降噪方法[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(2): 439-446. doi: 10.11899/zzfy20180218
Yang Jingsong, Wang Han, Yao Zhenjing, Han Zhiming, Li Yanan, Gao Qiang. A Wavelet Comprehensive Threshold Seismic Signal Denoising Method[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(2): 439-446. doi: 10.11899/zzfy20180218
Citation: Yang Jingsong, Wang Han, Yao Zhenjing, Han Zhiming, Li Yanan, Gao Qiang. A Wavelet Comprehensive Threshold Seismic Signal Denoising Method[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(2): 439-446. doi: 10.11899/zzfy20180218

一种小波综合阈值地震信号降噪方法

doi: 10.11899/zzfy20180218
基金项目: 

河北省科学技术厅 16275417

中国地震局教师科研基金 20140104

中央高校基本科研业务费创新团队 ZY20160104

详细信息
    作者简介:

    杨敬松, 女, 生于1975年。教授。研究方向:地震监测系统仪器及信号处理。E-mail:15727377985@163.com

A Wavelet Comprehensive Threshold Seismic Signal Denoising Method

  • 摘要: 小波阈值方法中硬、软阈值方法是地震信号降噪常用方法,但容易造成信号中高频信息丢失导致地震误判和漏判情况发生。小波综合阈值方法继承和发展了硬、软阈值降噪方法的优点,对信号高频部分用硬阈值方法,以提高高频信号能量,对信号低频部分用软阈值方法,提高信号降噪能力的同时保证信号连续性和光滑性。利用噪声信号小波系数小和地震信号小波系数大的特征,进行雷克子波降噪仿真实验和实际地震信号降噪实验。仿真实验表明,小波综合阈值方法降噪后波形MSE值最小,且降噪后与原信号波形最近似,降噪后波形高频部分能量增强且抑制低频部分能量。最后,对实际采集的地震信号进行降噪处理,处理后信号中能量增强被压制,利用处理后的信号可得到地震的初至时间。
  • 图  1  雷克子波波形及降噪波形

    Figure  1.  Ricker wavelet and wavelet after noise reduction

    图  2  雷克子波波形图及降噪方法能谱系数

    Figure  2.  Ricker wavelet and energy-spectrum coefficient of noise reduction method

    图  3  逊母口镇软阈值处理图及降噪方法对比图

    Figure  3.  Comparison of seismic waveforms with different noise reduction methods in Xunmukou county

    表  1  噪声分类

    Table  1.   Noise classification

    噪声类型 频率范围/Hz 降噪难度
    环境噪声 3—20
    次生噪声 5—30
    仪器噪声 1—2
    下载: 导出CSV

    表  2  仿真降噪后所得结果的SNR和MSE值

    Table  2.   SNR and MSE from the de-noised signal in simulation

    降噪方法 SNR MSE
    硬阈值 18.5736 0.2907
    软阈值 19.3285 0.2897
    小波综合阈值 19.4136 0.2784
    下载: 导出CSV
  • 耿冠世, 俞言祥, 2015.中国西部地区震源破裂尺度与震级的经验关系.震灾防御技术, 10(1):68-76. doi: 10.11899/zzfy20150107
    侯跃伟, 赵兵, 田韬, 2015.基于Daubechies小波分析的南京数字化钻孔形变震前变化特征研究.震灾防御技术, 10(2):388-396. doi: 10.11899/zzfy20150219
    孔祥茜, 吴继伟, 岳继光, 2005.地震信号小波变换的去噪方法.计算机辅助工程, 14(3):52-56. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jsjfzgc200503012
    范涛, 赵兆, 吴海, 2014.矿井瞬变电磁多匝回线电感影响消除及曲线偏移研究.煤炭学报, 39(05):932-940. http://www.oalib.com/paper/4232079
    刘霞, 潘洪屏, 高晓春, 2010.基于小波阈值的地震信号去噪处理.科学技术与工程, 10(29):7251-7254. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2010.29.030
    李英, 张淑贞, 许康生, 2006.小波降噪方法在地震信号处理中的应用.西北地震学报, 28(2):159-162. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=xbdzxb200602013
    曲中党, 吴蔚, 贺日政等, 2015.基于S变换的软阈值滤波在深地震反射数据处理中的应用.地球物理学报, 58(9):3157-3168. doi: 10.6038/cjg20150912
    唐守锋, 童敏明, 潘玉祥等, 2011.煤岩破裂微震信号的小波特征能谱系数分析法.仪器仪表学报, 32(7):1521-1527. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YQXB201107012.htm
    魏学强, 袁洪克, 秦晶晶等, 2016.广义S变换地震信号时频分析.震灾防御技术, 11(4):808-813. doi: 10.11899/zzfy20160411
    曾宪伟, 赵卫明, 师海阔等, 2010.利用小波包变换对地震信号进行时频分析时小波基函数的选取.地震研究, 33(4):323-328. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzyj201004012
    郑作亚, 卢秀山, 李克行, 2007.一类小波基函数的构造及其在测量数据处理中的应用探讨.测绘科学, 32(3):9-11. http://industry.wanfangdata.com.cn/dl/Detail/Periodical?id=Periodical_chkx200703003
    Bruni V., Vitulano D., 2006. Wavelet-based signal de-noising via simple singularities approximation. Signal Processing, 86(4):859-876. doi: 10.1016/j.sigpro.2005.06.017
    Mousavi S. M., Langston C. A., 2016. Hybrid seismic denoising using higher-order statistics and improved wavelet block thresholding. Bulletin of the Seismological Society of America, 106(4):1380-1393. doi: 10.1785/0120150345
    Xia L. M., Zheng W., Liang M. D., 2017. Application of a comprehensive one dimensional wavelet threshold denoising algorithm in blasting signal. In: Balas V. E., Jain L. C., Zhao X. M., Information Technology and Intelligent Transportation Systems. Cham: Springer, 517-527.
  • 加载中
图(3) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  53
  • HTML全文浏览量:  5
  • PDF下载量:  4
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-16
  • 刊出日期:  2018-06-01

目录

    /

    返回文章
    返回