本文選題：瞬變電磁法 + 數(shù)據(jù)去噪　； 參考：《成都理工大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：瞬變電磁法(TEM)作為一種時(shí)間域電磁勘探方法,以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)如勘探深度大、易穿透高阻層、受地形影響小等,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于資源勘探、工程勘察和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中。但TEM信號(hào)屬于一種寬頻帶信號(hào),并且早期信號(hào)衰減非常快,晚期信號(hào)衰減慢且能量很弱,這就導(dǎo)致所測(cè)晚期道數(shù)據(jù)往往很容易受到各種隨機(jī)噪聲的干擾,嚴(yán)重影響深部數(shù)據(jù)的分辨率和精度,對(duì)后期的數(shù)據(jù)處理和反演解釋造成許多困難。雖然可通過(guò)多次疊加、增大儀器的發(fā)射功率及提高靈敏度來(lái)提高晚期道數(shù)據(jù)的信噪比,但目前在實(shí)際操作和技術(shù)上都受到一定限制。為此,尋求合適的去噪方法抑制其噪聲成為亟待解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的去噪方法主要是通過(guò)傅里葉變換構(gòu)造低通濾波器來(lái)進(jìn)行消噪,但傅里葉變換在頻域分析時(shí)不能給出某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的變換情況,在時(shí)域分析時(shí)不能給出頻譜信息,造成了時(shí)頻局部化矛盾。而小波變換就是一種時(shí)頻局部化的分析方法,能夠有效地區(qū)分信號(hào)中的突變部分和噪聲信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的去噪;獨(dú)立成分分析(ICA)能夠按照相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的原則將多源混合信號(hào)分離開(kāi)來(lái),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有用信號(hào)與噪聲信號(hào)的分離。因此,本文在前人工作的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地研究了這兩種去噪理論,即小波變換和ICA方法理論,通過(guò)編制程序利用數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)對(duì)這兩種方法的去噪效果進(jìn)行分析與對(duì)比;最后應(yīng)用到實(shí)測(cè)瞬變電磁數(shù)據(jù)中,獲得了高質(zhì)量的信噪比,達(dá)到了抑制噪聲的目的。本文的主要工作和取得的研究成果如下:(1)說(shuō)明本文的選題背景與意義,分析傳統(tǒng)濾波方法的缺陷性。深入調(diào)研利用小波分析與ICA進(jìn)行信號(hào)去噪的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并闡述本文的主要工作與所取得的研究成果。(2)總結(jié)分析TEM信號(hào)的特點(diǎn)和噪聲來(lái)源。認(rèn)識(shí)到其早晚期的衰減特征差異特別大且頻帶范圍非常寬,而許多類型的電磁噪聲頻譜能夠和TEM信號(hào)頻譜重疊在一起,導(dǎo)致利用傳統(tǒng)去噪方法的局限性。在此基礎(chǔ)上提出將小波分析和ICA方法引入到TEM信號(hào)的提取。(3)基于小波變換的信號(hào)去噪。首先系統(tǒng)研究了小波基本理論,包括小波變換的引入和分類、多分辨率分析與Mallat算法和常用的小波基函數(shù)等。然后重點(diǎn)介紹小波閾值法、小波模極大值法和小波包三種去噪算法,并編制算法程序?qū)@三種方法的去噪效果進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行有效性分析。實(shí)驗(yàn)表明這三種的有效性都得到了很好地驗(yàn)證。(4)基于獨(dú)立成分分析的信號(hào)去噪。首先對(duì)ICA的基本理論進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹,包括ICA數(shù)學(xué)模型、基本假設(shè)條件和不確定性問(wèn)題等。然后重點(diǎn)研究了基于負(fù)熵的快速固定點(diǎn)獨(dú)立成立成分分析(Fast ICA)和自然梯度學(xué)習(xí)法兩種盲源分離技術(shù),并編制算法程序?qū)@兩種方法的有效性進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)分析。實(shí)驗(yàn)表明這兩種對(duì)于信號(hào)的分離都有非常好的效果。(5)瞬變電磁資料的去噪。首先討論信號(hào)的噪聲模型與去噪準(zhǔn)則,信號(hào)的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。再應(yīng)用小波分析和獨(dú)立成分分析對(duì)TEM模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪分析,分析這幾種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)。然后對(duì)小波分析和Fast ICA方法對(duì)不同噪聲強(qiáng)度的信號(hào)去噪后的效果進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)Fast ICA比小波法在去噪性能上更加穩(wěn)健,適合處理強(qiáng)噪聲信號(hào),于是提出一種基于Fast ICA和小波分析聯(lián)合算法。最后將這種聯(lián)合算法應(yīng)用到實(shí)測(cè)瞬變電磁數(shù)據(jù)的去噪,并取得了不錯(cuò)的效果,可以將其推廣到TEM數(shù)據(jù)的預(yù)處理中。(6)對(duì)本文所取得的研究成果進(jìn)行總結(jié)以及存在的問(wèn)題給出了一些建議,并對(duì)瞬變電磁信號(hào)去噪的發(fā)展進(jìn)行了展望。
[Abstract]:Transient electromagnetic method ( TEM ) has been widely used in the fields of resource exploration , engineering investigation and environmental monitoring . It has been widely used in the fields of resource exploration , engineering investigation and environmental monitoring . ( 4 ) Signal de - noising based on independent component analysis . Firstly , the basic theory of ICA is introduced briefly , including ICA mathematical model , basic assumption condition and uncertainty problem .

【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P631.325

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1737874