7地质雷达记录的波相识别 下载本文

脉冲,突出界面反射振相。小波变换用于雷达资料的处理已经有了不少工作,矿大研究生院已经开发出应用程序。这里仅介绍一些简单的小波及小波变换的一些基本知识。

傅立叶变换与小波变换对比

小波的二维相空间(窗口),

小波变换的作用

滤波和反射波相增强

小波分析能消除干扰,突出反射真相。下边是MatLab软件中2个分析例子

信号的频谱分析

应用小波分析可轻而易举地分析出时变信号的频率成分,这是MatLab软件小波分析的例子。

小波分析用于波相到时判读

对时变信号进行小波分析,进行多重分辨率分解,将高低频分离,可精确地确定频率变化、振相变化的位置,判定到时。下图是MatLab软件中小波分析的一个例子。

10.2 小波变换的基本原理

地质雷达的电磁波信号和地震波信号都是非平稳随机时变信号,长期以来,因非平稳信号处理的理论不健全,只好将其作为平稳信号来处理,其处理结果当然不满意。近年来,随着科学技术的发展和进步,国内外学术界已将注意力转向非平稳随机信号分析与处理的研究上,其中非平稳随机信号的时频表示法是研究热点之一。在这一研究中,戈勃展开、小波变换、维格纳分布与广义双线性时频分布等理论发展起来,这些方法既可以处理平稳信号过程,也可以处理非平稳随机时变信号。

小波变换是上世纪80年代中后期逐渐发展起来的一种数学分析方法。1984年法国科学家J.Molet在分析地震波的局部特性时首先使用了小波这一术语,并用小波变换对地震信号进行处理。小波术语的含义是指一组衰减震动的波形,其振幅正负相间变化,平均值为零,是具有一定的带宽和中心频率波组。小波变换是用伸缩和平移小波形成的小波基来分解(变换)或重构(反变换)时变信号的过程。不同的小波具有不同带宽和中心频率,同一小波集中的带宽与中心频率的比是不变的,小波变换是一系列的带通滤波响应。它的数学过程与傅立叶分析是相似的,只是在傅立叶分析中的基函数是单频的调和函数,而小波分析中的基函数是小波,是一可变带宽内调和函数的组合。

小波变换在时域和频域都具有很好的局部化性质,较好地解决了时域和频域分辨率的矛盾,对于信号的低频成分采用宽时窗,对高频成分采用窄时窗。因而,小波分析特别适合处理非平稳时变信号,在语音分析和图象处理中有广泛的应用,在地震、雷达资料处理中将有良好的应用前景。

下边就小波分析的基本原理、主要作用及在雷达资料处理中的应用三方面作以介绍。

10.2.1 小波分析的基本原理

小波函数的数学表达

正弦调和波形 小波波形