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完整的算法流程图
算法流程步骤
信号输入与预处理
读取多通道地震信号(含空间位置信息)
添加模拟噪声(高斯噪声+50Hz工频干扰)
设置采样时间间隔dt(秒)
时频变换
选择时频基函数(STFT或CWT)
配置窗口参数(类型、长度、重叠率)
执行短时傅里叶变换或连续小波变换
生成复值系数矩阵
噪声估计
将信号分段为平稳时间段
使用B-E-DATE方法估计噪声标准差
计算频率分组内的噪声特性
考虑频率相关性(线性/对数分组)
信噪比计算
计算时频谱的信噪比(SNR)
SNR = |时频系数| / 噪声标准差
应用最小SNR阈值过滤噪声
谱图修剪
去除低于minSNR阈值的时频点
保留显著信号成分
生成修剪后的信噪比谱图
时频聚类
定义时频邻域参数(时间尺度、频率带宽)
执行DBSCAN类密度聚类
识别信号主导的时空区域
多通道联合聚类(利用空间相干性)
信号重构
提取聚类区域对应的时频系数
执行逆时频变换
重构时域去噪信号
结果输出
保存去噪信号和中间结果
生成信号簇统计信息
提供可视化分析工具
算法的应用领域
应用领域 | 具体场景 |
地震监测 | 天然/人工地震信号提取 |
资源勘探 | 地下构造成像信号增强 |
工程物探 | 隧道/桥梁基础检测 |
火山监测 | 火山震颤信号分离 |
核爆监测 | 微弱爆炸信号识别 |
地质灾害预警 | 滑坡/塌陷微震信号提取 |
与机器学习/深度学习的结合
结合方式 | 实现方案 | 应用价值 |
特征提取 | 将去噪信号作为CNN输入 | 提升事件检测精度 |
聚类优化 | 深度嵌入特征替代原始时频点 | 增强复杂噪声下的聚类鲁棒性 |
端到端去噪 | 用UNet学习CATS的去噪映射 | 避免参数调节,实时应用 |
异常检测 | 自编码器识别未去噪的异常点 | 发现微弱前兆信号 |
迁移学习 | 预训练去噪特征提取器 | 跨区域快速部署 |
强化学习 | RL优化聚类参数组合 | 自适应不同地质环境 |
知乎学术咨询:
https://www.zhihu.com/consult/people/792359672131756032?isMe=1
擅长领域:信号滤波/降噪,机器学习/深度学习,时间序列预分析/预测,设备故障诊断/缺陷检测/异常检测。
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