基于f—x域预测滤波技术的光纤声传感系统降噪方法研究

方高升　孙文惠

摘 要：本文提出一种基于f-x域预测滤波技术在光纤声传感系统中的应用研究。对f-x域预测滤波技术进行了详细的描述，通过试验分析，表明该技术能有效去除DAS系统中信号的毛刺，使得系统通道间噪声更加平稳，同时能有效的保持信号，提高信噪比。

关键词：f-x域预测滤波；光纤；传感

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

0 引言

光纤声传感系统用于油气勘探领域，除了探测到的地震波信号，还有很多干扰，我们将这些干扰统称为噪声。常用的地震去噪方法包括：（1）基于经典傅氏变换的去噪方法；（2）在傅氏变换基础上延伸出来的去噪方法（如：f-x域去噪技术、频率域子空间算子外推去噪技术等）；（3）以Radon变换为基础的去噪方法；（4）聚束滤波方法；（5）基于小波分解与重构的去噪方法；（6）其它现代信号去噪方法（如：多项式拟合、K-L变换、矢量分解法、局部径向道中值滤波、傅里叶相关系数滤波、Curvelet变换、匹配追踪方法等）[1]。

1 f-x域预测滤波技术

在傅氏变换基础上延伸出来的去噪方法已有很多，其中f-x域预测滤波去噪技术是一项最基本的技术。该技术最早于1984年由Canales提出来，旨在压制二维地震记录中的随机噪声[2]，它以理论上的严密性和实际效果上的显著性得到广泛应用， 成为二维地震资料处理中的一个常用模块。

f-x域预测滤波去噪技术的基本原理是假定在f-x域有效波是连续的、可预测的，而随机噪声是不相干的、不可预测的。叠加剖面上的有效信号可由多个固定的视速度的反射波组成，即信号在空间是可预测的。对于每个具有单一视速度的反射波，经过傅氏变换后，f-x域对每一频率也都具有可预测性。根据以上假设条件，可以设计求出每一频率片上的预测滤波算子，再把预测滤波算子分别作用于对应的每一空间方向数据系列，这样便可预测出相干信号，压制随机噪声。假设反射波同相轴具有线性或局部线性的特性， 在f-x域中对每一个频率成分应用复数最小平方原理， 可求得预测算子。方法的基本原理如下：

2 试验分析

经过上述f-x域预测去噪算法后，得到光纤声传感系统采集的地震波数据和噪声处理后数据的对比，如图1所示。其中1（a）为原始数据，1（b）为去噪后的数据。从对比结果可以看出，f-x域预测去噪技术能有效去除DAS系统中的背景噪声，得到清晰的地震波信号。

为了更为清晰的对比f-x域预测去噪和小波滤波在DAS系统噪声处理中的效果，对图1中的局部数据进行了噪声处理前后的對比，如图2所示。从对比结果来看，基于f-x域预测去噪技术和小波滤波能有效去除DAS系统中信号的毛刺，使得系统通道间噪声更加平稳，同时能有效的保持信号，提高信噪比。

3 结束语

本文研究了基于f-x域预测滤波技术在光纤声传感系统中的降噪应用。试验分析表明该技术能有效去除光纤声传感系统的噪声，使得系统通道间噪声更加平稳，同时能有效的保持信号，提高信噪比。表明该技术可广泛在光纤声传感系统的信号处理中进行应用。

参考文献：

[1]张军华，吕宁，田连玉，陆文志，钟磊.地震资料去噪方法技术综合评述[J].地球物理学进展，2006，21（02）：546-553.

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