四维块匹配协同滤波(BM4D)用于地震信号去噪时, 虽然性能良好, 但需要预知噪声标准差。针对上述问题, 提出结合主成分分析(PCA)噪声估计的BM4D三维地震信号去噪算法。该算法首先用PCA对地震信号进行噪声估计, 然后将估计结果用于BM4D去噪。对人工合成与实际三维地震信号的去噪实验结果表明, 本文算法具有可行性, 既能取得很好的去噪效果, 又能规避BM4D对噪声水平预估值敏感的局限性。与5种噪声估计算法的对比实验表明, 本文方法在噪声估计时间和精度方面均具有优势。