中国地质大学-地震反射资料的数字滤波和反滤波2009.pptVIP

Reflection Seismic Data Processing 第8讲: §6.4 地震反射资料的数字滤波和反滤波 数字滤波(data Filtering)：是一种压制干扰波(Suppress Noise)，提高资料信噪比(Raise Data S/N)的处理方法。它主要是利用有效波和干扰波频谱(f)的差异来实现的。 一． 数字滤波的基本概念 1．? 一般滤波： 从广义来说，任何一个过程都可以看作是滤波过程。如高考，考试，招聘工人等。 滤波三要素(Three Element): Input Filter Output 输入(Input)、输出(Output)、滤波器(改造过程) (Filtering) 2． 地震资料处理中滤波 输入是带有干扰(噪声)的地震信号，输出是干扰少或没有干扰的地震信号，改造过程，可用物理过程实现，也可用数学运算实现， 前者称电滤波， 后者称数字滤波 3．电滤波(模拟滤波器)及特点 电滤波器：由R、C、L电阻、电容、电感等电子元件组成的电滤波网络，叫电滤波器。 输入X(f)→ 滤波器H(f) → 输出X’(f) 这个过程就是滤波。 滤波：输入同一信号，经不同性能滤波器，对波形(信号)进行了不同程度的改造，将得到不同的输出。 电滤波器的特点：不灵活，不方便，成本高。因为，要想得到不同的输出，就必须设计不同的滤波网络。 4． 数字滤波(Data/Digit Filtering) 数字滤波：用数学运算的方式来实现滤波，现在一般使用计算机来实现。当要改变滤波器的性能只要改变一个数学式子(滤波因子)(Filtering Factor/Operator)就可以了。 数字滤波特点：比较灵活，效率高,成本低。 二． 一维数字(频率)滤波 1．一维数字(频率)滤波器的特性 数字滤波器的特性就是滤波器的性质。知道了滤波器的性质，就可以知道地震记录通过滤波器后会得到什么样的输出信号(结果)(Output)。 滤波器的特性可用时间域方法来表示，也可用频率域方法来表示。 1》时间域(Time Domain)、 频率域(Frequency Domain) 地震(记录)信号有两种表示方法。 A．时间域：把一个信号表示为振幅(A)随时间变化的函数。X(t),如振动图。 B．频率域；把一个信号表示为振幅(A)随频率变化的函数。X(F)，如波剖面。 C. 两者关系：这两种表示方式是完全等价的，可以通过富里叶变换联系起来 。与它们相对应有两种响应(脉冲响应、频率响应)。 x(t)富里叶变换→X(F) X( F)富里叶反变换→x(t) 2》脉冲响应(Pulse Respond)  频率响应(Frequency Respond 表示滤波器特性的两个概念 A。频率响应(Frequency Respond)： 滤波器对信号频率的响应，也叫频率特性，频率函数，用H(f)表示。它是在频率域中观测振幅或相位随频率f变化关系。 B. 脉冲响应(Pulse Respond)： 滤波器对信号(波形)时间的响应。也就滤波因子，时间函数，用h(t)表示。它是在时间域中观测单位脉冲信号随时间变化规律。即让一个单位脉冲通过滤波器，然后观测滤波器对单位脉冲的响应。 3》求取脉冲响应和频率响应的方法 A求脉冲响应h(t) 将单位脉冲的时间函数δt输入一个滤波器，其输出信号就认为是这个滤波器的脉冲响应h(t). 3》求取脉冲响应和频率响应的方法 B.求频率响应H(f) 由δt 经富里叶变换得到X(f),将X(f)=1输入滤波器,其输出就是滤波器的频率响应H(f).或由求出的δt，经富里叶变换，得到频率响应H(f). 2．一维数字(频率)滤波的实现 一维频率滤波：利用有效波和干扰波频率的差异(Difference)来突出有效波，压制干扰波，达到提高资料信噪比的。由于滤波过程仅涉及一个变量(时间t，或频率f)，所以称一维滤波。 数字滤波分为三部： 1.搞清有效波、干扰波频率差异； 2.设计滤波器，原则让有效波通过； 3.进行滤波，即输出滤波结果。 一维数字(频率)滤波的实现 1) 对地震记录进行频谱分析，找出有效波、干扰波频率差异。 设地震记录X(t)包含有有效波s(t)、干扰波n(t) x(t)=s(t)+n(t) 相应的频谱：X(f)=S(f)+N(f) 一维数字(频率)滤波的实现 2)设计滤波器H(f)(Design Filter Operator) 据频率差异选择频率响应H(f),为滤去N(f