基于f—x域預測濾波技術(shù)的光纖聲傳感系統(tǒng)降噪方法研究

方高升　孫文惠

摘 要：本文提出一種基于f-x域預測濾波技術(shù)在光纖聲傳感系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。對f-x域預測濾波技術(shù)進行了詳細的描述，通過試驗分析，表明該技術(shù)能有效去除DAS系統(tǒng)中信號的毛刺，使得系統(tǒng)通道間噪聲更加平穩(wěn)，同時能有效的保持信號，提高信噪比。

關(guān)鍵詞：f-x域預測濾波；光纖；傳感

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.108

0 引言

光纖聲傳感系統(tǒng)用于油氣勘探領(lǐng)域，除了探測到的地震波信號，還有很多干擾，我們將這些干擾統(tǒng)稱為噪聲。常用的地震去噪方法包括：（1）基于經(jīng)典傅氏變換的去噪方法；（2）在傅氏變換基礎(chǔ)上延伸出來的去噪方法（如：f-x域去噪技術(shù)、頻率域子空間算子外推去噪技術(shù)等）；（3）以Radon變換為基礎(chǔ)的去噪方法；（4）聚束濾波方法；（5）基于小波分解與重構(gòu)的去噪方法；（6）其它現(xiàn)代信號去噪方法（如：多項式擬合、K-L變換、矢量分解法、局部徑向道中值濾波、傅里葉相關(guān)系數(shù)濾波、Curvelet變換、匹配追蹤方法等）[1]。

1 f-x域預測濾波技術(shù)

在傅氏變換基礎(chǔ)上延伸出來的去噪方法已有很多，其中f-x域預測濾波去噪技術(shù)是一項最基本的技術(shù)。該技術(shù)最早于1984年由Canales提出來，旨在壓制二維地震記錄中的隨機噪聲[2]，它以理論上的嚴密性和實際效果上的顯著性得到廣泛應(yīng)用， 成為二維地震資料處理中的一個常用模塊。

f-x域預測濾波去噪技術(shù)的基本原理是假定在f-x域有效波是連續(xù)的、可預測的，而隨機噪聲是不相干的、不可預測的。疊加剖面上的有效信號可由多個固定的視速度的反射波組成，即信號在空間是可預測的。對于每個具有單一視速度的反射波，經(jīng)過傅氏變換后，f-x域?qū)γ恳活l率也都具有可預測性。根據(jù)以上假設(shè)條件，可以設(shè)計求出每一頻率片上的預測濾波算子，再把預測濾波算子分別作用于對應(yīng)的每一空間方向數(shù)據(jù)系列，這樣便可預測出相干信號，壓制隨機噪聲。假設(shè)反射波同相軸具有線性或局部線性的特性， 在f-x域中對每一個頻率成分應(yīng)用復數(shù)最小平方原理， 可求得預測算子。方法的基本原理如下：

2 試驗分析

經(jīng)過上述f-x域預測去噪算法后，得到光纖聲傳感系統(tǒng)采集的地震波數(shù)據(jù)和噪聲處理后數(shù)據(jù)的對比，如圖1所示。其中1（a）為原始數(shù)據(jù)，1（b）為去噪后的數(shù)據(jù)。從對比結(jié)果可以看出，f-x域預測去噪技術(shù)能有效去除DAS系統(tǒng)中的背景噪聲，得到清晰的地震波信號。

為了更為清晰的對比f-x域預測去噪和小波濾波在DAS系統(tǒng)噪聲處理中的效果，對圖1中的局部數(shù)據(jù)進行了噪聲處理前后的對比，如圖2所示。從對比結(jié)果來看，基于f-x域預測去噪技術(shù)和小波濾波能有效去除DAS系統(tǒng)中信號的毛刺，使得系統(tǒng)通道間噪聲更加平穩(wěn)，同時能有效的保持信號，提高信噪比。

3 結(jié)束語

本文研究了基于f-x域預測濾波技術(shù)在光纖聲傳感系統(tǒng)中的降噪應(yīng)用。試驗分析表明該技術(shù)能有效去除光纖聲傳感系統(tǒng)的噪聲，使得系統(tǒng)通道間噪聲更加平穩(wěn)，同時能有效的保持信號，提高信噪比。表明該技術(shù)可廣泛在光纖聲傳感系統(tǒng)的信號處理中進行應(yīng)用。

參考文獻：

[1]張軍華，呂寧，田連玉，陸文志，鐘磊.地震資料去噪方法技術(shù)綜合評述[J].地球物理學進展，2006，21（02）：546-553.

[2]Canales L L.Random noise reduction[A].In： 54th SEG Mtg[C].1984：525-572.