[发明专利]一种基于再约束的变分模态降噪方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于再约束的变分模态降噪方法及装置，其方法包括：获取原始微震数据，原始微震数据包括水平分量和垂直分量；建立水平分量和垂直分量之间的再约束关系，并基于再约束关系建立变分模态分解模型；通过变分模态分解模型对水平分量和垂直分量进行分解，获得多个目标水平变分模态分量和多个目标垂直变分模态分量；对多个目标水平变分模态分量和多个目标垂直变分模态分量进行重构，得到降噪后的目标微震数据。本发明通过建立水平分量和垂直分量之间的再约束关系，即通过信噪比良好的垂直分量对水平分量的模态分解进行再约束，从而恢复水平分量的振幅信息，实现有效去噪，提高了变分模态降噪方法的降噪效果。

技术领域

本发明涉及微震数据处理技术领域，具体涉及一种基于再约束的变分模态降噪方法及装置。

背景技术

岩石发生破裂时诱发微震，形成微震数据，而矿井下噪声污染严重，因此微震数据中包含了大量外部噪声，需将微震有效信号从噪声中分离出来，以提高微震数据分析的可靠性。

目前常用的微震数据的降噪方法有经验模态分解(EMD)、集成经验模态分解(EEMD)，小波分析等，这些方法运算速度慢、抗噪性能差、误判率高、拾取精度低、算法实时性不强。因此，提出了变分模态分解(VMD)降噪方法。

但现有的变分模态分解降噪方法均是直接使用变分模态分解方法进行去噪，并将变分模态分解结果进行选择重构或者对分解模态再处理后进行选择重构，并没有对变分模态分解本身进行改进，也就导致最终的去噪会受到分解效果的影响。即：现有的变分模态降噪方法的降噪效果不好。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于再约束的变分模态降噪方法及装置，用以解决现有技术中存在的变分模态降噪方法的降噪效果不好的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于再约束的变分模态降噪方法，包括：

获取原始微震数据，所述原始微震数据包括水平分量和垂直分量；

建立所述水平分量和所述垂直分量之间的再约束关系，并基于所述再约束关系建立变分模态分解模型；

通过所述变分模态分解模型对所述水平分量和垂直分量进行分解，获得多个目标水平变分模态分量和多个目标垂直变分模态分量；

对所述多个目标水平变分模态分量和所述多个目标垂直变分模态分量进行重构，得到降噪后的目标微震数据。

在一些可能的实现方式中，所述变分模态分解模型为：

a_k·v_k(t)＝u_k(t)

式中，u_k(t)为时域下第k个目标水平变分模态分量；ω_k为第k个目标水平变分模态分量的中心频率；K为目标水平变分模态分量的总个数；δ(t)为狄拉克函数；*表示卷积运算；j表示虚部；t表示时间；f(t)为所述原始微震数据；v_k(t)为时域下第k个目标垂直变分模态分量；a_k为时域下第k个目标水平变分模态分量和时域下第k个目标垂直变分模态分量之间的约束系数；表示对t的偏导；|| ||₂表示二范数。

在一些可能的实现方式中，所述通过所述变分模态分解模型对所述水平分量和垂直分量进行分解，获得多个目标水平变分模态分量和多个目标垂直变分模态分量，包括：

分别对所述水平分量和所述垂直分量进行傅里叶变换，获得水平分量傅里叶变换结果和垂直分量傅里叶变换结果；

通过变分模态分解模型对所述水平分量傅里叶变换结果进行分解，获得多个目标水平变分模态分量；