基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁數據去噪方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁數據去噪方法，該方法通過檢測時間域航空電磁儀器系統采集的原始數據，然后進行疊加和抽道處理，得到測線電磁剖面數據；采用奇異值分解與小波分析相結合，對航空電磁剖面數據進行時間域和空間域濾波處理，抑制信號中的人文噪聲和天電噪聲。本發明提出的奇異值分解和小波分析相結合的去噪方法，可以同時在時間域和空間域上對天電噪聲和人文噪聲進行有效抑制。此外，在保證提高數據信噪比的情況下還能有較高的計算效率。
【專利說明】
基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁數據去噪方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種航空電磁領域的數據去噪方法，可以同時在時間域和空間域上對 時間域航空電磁數據天電噪聲和人文噪聲進行有效抑制。
【背景技術】
[0002] 時間域航空電磁探測具有勘查速度快、探測范圍廣等優勢，在我國具有廣泛的應 用前景。但是其機載的飛行探測方式，能夠引起發射線圈、接收線圈晃動，同時飛行速度、飛 行姿態等變化使得接收信號的信噪比較低，特別是雷電和人文設施所產生的干擾往往幅值 較大且和有效信號的頻帶重疊，，嚴重影響數據質量及成像精度，制約航空電磁探測系統對 地下深部異常體及小異常體的反演解釋，減小勘探深度。另外，由于時間域航空電磁數據的 噪聲源多且特性復雜，所以現有的許多濾波方法并不能很好的抑制在時間域及空間域上和 瞬變電磁有效信號相重疊的天電噪聲和人文噪聲。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的是對時間域航空電磁數據在時間域和空間域上的天電噪聲和人文 噪聲進行有效抑制。此外，在保證提高數據信噪比的情況下還能有較高的計算效率。
[0004] 本發明的技術方案如下： 本發明的基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁去噪方法主要包括以下步驟： A. 檢測時間域航空電磁儀器系統采集的原始數據，然后進行疊加和抽道處理，得到測 線電磁剖面數據； B. 采用奇異值分解與小波分析相結合，將航空電磁剖面數據進行時間和空間濾波處 理，抑制信號中的人文噪聲和天電噪聲。
[0005] 步驟B主要包括以下步驟： a. 首先用測線剖面數據按照時間維構建協方差矩陣； b. 再對協方差矩陣進行奇異值分解，得到奇異值和對應的奇異值向量； c. 根據每個奇異值和奇異值中最大值的比值大小來選取包含數據主要部分的奇異值 向量，選取比值較大的奇異值向量作為代表信號有用部分的向量，舍棄其余部分； d. 利用上一步確定的奇異值向量來重構對應的數據成分； e. 根據信號特征選擇小波基函數、分解級數、閾值，對每個重構的數據成分進行空間維 小波分析； f. 用小波分析后的數據成分重構電磁剖面數據； 其中，對時間域航空電磁數據的測線數據按照時間域構建的協方差矩陣進行奇異值分 解，選取代表有用信號部分的奇異值向量，用選定的奇異值向量構建數據成分：
f(t)為時間域航空電磁數據的一個奇異值向量對應的數據成分，閾值沒采用軟閾值，η 為進行小波分析的數據長度。
[0006] 本發明提出的奇異值分解和小波分析相結合的去噪方法，可以同時在時間域和空 間域上對天電噪聲和人文噪聲進行有效抑制。此外，在保證提高數據信噪比的情況下還能 有較高的計算效率。
[0007] 本發明的技術的有益效果在于： 一、本發明克服了現有大多濾波方法濾波效果不好，對天電和人文噪聲抑制不明顯，對 信號幅值壓制太大的問題，能夠很好抑制航空電磁數據的天電噪聲和人文噪聲。
[0008] 二、本發明在對時間域航空電磁數據進行去噪時，不僅保留了有效信息和信號的 幅值，提高數據信噪比，同時其計算效率較高。
【附圖說明】
[0009] 圖1基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁數據去噪方法流程圖； 圖2時間域航空電磁原始數據剖面圖； 圖3時間域航空電磁剖面數據奇異值分解加小波去噪效果圖。
【具體實施方式】
[0010] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0011] 實施例1: 本發明的方法流程圖如圖1所示。首先檢測時間域航空電磁儀器系統采集的原始數據， 然后進行疊加和抽道處理，得到測線的剖面的電磁數據。然后按照以下步驟進行：

時間域航空電磁數據剖面的原始數據如圖2所示，經過基于奇異值分解和小波分析去 噪后的時間域航空電磁數據剖面數據如圖3所示。
[0012] 實測數據的處理效果，如圖2和圖3所示，本發明能夠在保留信號幅值、有效信息的 同時，很好的抑制航空電磁數據的天電噪聲和人文噪聲。
[0013] 當然，以上只是本發明的具體應用范例，本發明還有其他的實施方式，凡采用等同 替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明所要求的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁數據去噪方法，其特征在于:檢 測時間域航空電磁儀器系統采集的原始數據，然后進行疊加和抽道處理，得到測線電磁剖 面數據;采用奇異值分解與小波分析相結合，對航空電磁剖面數據進行時間域和空間域濾 波處理，抑制信號中的人文噪聲和天電噪聲。2. 根據權利要求1所述的基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁數據去噪方 法，其特征在于:所述的采用奇異值分解與小波分析相結合，對航空電磁剖面數據進行時間 域和空間域濾波處理的具體步驟如下： 步驟1:首先用測線剖面數據按照時間維構建協方差矩陣； 步驟2:再對相關矩陣進行奇異值分解，得到奇異值和對應的奇異值向量； 步驟3:根據每個奇異值和奇異值中最大值的比值大小來選取包含數據主要部分的奇 異值向量，選取比值較大的奇異值向量作為代表信號有用部分的向量，舍棄其余部分； 步驟4:利用上一步確定的奇異值向量來重構對應的數據成分； 步驟5:根據信號特征選擇小波基函數、分解級數、闊值，對每個重構的數據成分進行空 間維小波分析； 步驟6:用小波分析后的數據成分重構電磁剖面數據。3. 根據權利要求2所述的基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁數據去噪方 法，其特征在于:步驟2-步驟4中對時間域航空電磁數據的測線數據按照時間域構建的協方 差矩陣進行奇異值分解，選取代表有用信號部分的奇異值向量，用選定的奇異值向量構建 數據成分：簇中，e巧瓣密卷滋舅綠毅鑽按駿時傑雜攢幾的線巧藻潑弊化巧巧稱纔隣〉， .4舞窺雖被醬奔纔，R詩巧盜的舉拜鑛簡遺，為總;..1；齋興鍵，為協巧幾 經雞中礙彈逾旣羅大纔，σ為判鑛值，遊法纔大平'發甲驗深靈巧稽潘福號撰 分，反之則去除。4. 根據權利要求2或3所述的基于奇異值分解和小波分析的時間域航空電磁數據去噪 方法，其特征在于:步驟5和步驟6中，根據信號特征選擇小波基函數、分解級數、闊值對重構 數據成分進行空間維小波分析，最后用小波分析后的數據成分重構電磁剖面數據：f(t)為時間域航空電磁數據的一個奇異值向量對應的數據成分，闊值湯采用軟闊值，η 為進行小波分析的數據長度。
【文檔編號】G01V3/38GK106094046SQ201610526636
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】杜興忠, 陸從德
【申請人】中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司