有限频与射线层析成像比较研究综述
基于方位—反射角度道集的高斯束层析速度建模方法及实现
基于方位—反射角度道集的高斯束层析速度建模方法及实现蔡杰雄【摘要】层析反演是速度建模中最重要的方法之一,结合偏移成像在成像域进行波动方程线性化走时层析速度建模是当前比较实用有效且精度较高的技术组合.文中首先给出了高斯束偏移提取方位—反射角度道集的方法,之后从高斯束偏移角度道集出发,在波动方程的一阶Born近似和Rytov近似下,推导了成像域波动方程线性化走时层析方程及其显式表达的层析核函数,并利用高斯束传播算子计算该核函数.基于高斯束传播算子的偏移成像与层析成像相结合进行深度域速度建模迭代及偏移成像,体现了速度建模与成像一体化的思想.数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束传播算子的层析成像与偏移成像方法的有效性.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2018(042)005【总页数】13页(P977-989)【关键词】高斯束;走时层析;核函数;偏移成像;角度道集【作者】蔡杰雄【作者单位】中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京 211103【正文语种】中文【中图分类】P631.40 引言地震成像所利用的数据主要是反射波。
反射波场由背景速度扰动和高波数速度扰动共同决定，因此基于反射波的地震成像分为叠前深度偏移成像(确定高波数扰动)和反射波层析成像(确定背景速度扰动)两个步骤。
偏移成像用于定位地下反射位置，实现了从数据空间到成像空间的映射，是正过程；层析成像用于反演传播路径上的速度场，实现了从成像空间到模型空间的映射，是反过程。
当然，这两个步骤也可以耦合在一起进行数据域的迭代反演成像(如全波形反演，FWI)。
相比于常规射线走时层析，结合偏移成像在成像域进行波动方程线性化走时层析速度反演是当前比较实用有效且精度较高的技术组合，两者的核心都归结于格林函数的计算。
层析速度建模的实施涉及到两个问题，即正问题所采用的理论是基于射线还是基于波动，以及所输入的数据空间(成像域或数据域)、数据属性(走时、振幅、相位或波形)和数据类型(折射波、初至波、透射波、反射波等)。
层析成像
层析成像姓名：李文忠学号：200805060102班级：勘查技术与工程（一）班前言层析成象是在物体外部发射物理信号，接收穿过物体且携带物体内部信息，利用计算机图象重建方法，重现物体内部一维或三维清晰图象。
层析成象技术最大的特点是在不损坏物体的条件下，探知物体内部结构的几何形态与物理参数(如密度等)的分布。
层析成象与空间技术、遗传工程、新粒子发现等同列为70年代国际上重大科技进展。
层析成像应用非常广泛，如医学层析的核磁共振成像技术、工业方面的无损探伤、在军事工业中，层析成象用于对炮弹、火炮等做质量检查、在石油开发中被用于岩心分析和油管损伤检测等，层析成象是在物体外部发射物理信号，接收穿过物体且携带物体内部信息，利用计算机图象重建方法，重现物体内部一维或三维清晰图象。
声波层析成像技术声波层析成像方法所研究的主要内容，一个是正演问题，即射线的追踪问题，是根据已知速度模型求波的初至时间的问题；另一个问题就是反演问题，即根据波的初至时间反求介质内部速度或者慢度分布的问题。
层析成像效果的好坏与解正演问题的正演算法和解反演问题的反演算法都有直接的关系。
论文详细研究声波层析成像的射线追踪算法，重点探讨了基于Dijkstra算法的Moser曲射线追踪算法，并用均匀介质模型、空洞模型、低速斜断层等模型使用Moser曲射线追踪时的计算精度与计算效率，发现了内插节点是影响Moser曲射线追踪效果的主要因素，得到了内插节点数为5～7之间，计算速度较快，计算精度较高。
模型试算的结果表明，正演采用内插10个节点，反演过程中采用内插5个节点，效果最佳。
在层析成像正演算法的基础上，详细研究了误差反投影算法(BPT)、代数重建法(ART)、联合迭代法(SIRT)；研究了非线性问题线性化迭代的最速下降法、共轭梯度法(CG)；重点推导和建立了层析成像的高斯—牛顿反演法(GN)；详细研究了非线性最优化的蒙特卡洛法(MC)、模拟退火法(SA)、遗传算法(GA)；研究了将非线性全局最优化和线性局部最优化方法相结合的混合优化方法，探讨了基于高斯牛顿和模拟退火相结合(GN-SA)混合优化算法。
多震相菲涅耳体射线走时同时反演成像
多震相菲涅耳体射线走时同时反演成像李兴旺;白超英;黄国娇【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2014(000)005【摘要】Traditional ray tomography method based on high frequency assump-tion is unable to obtain a high resolution tomographic picture with sparse rays. In contrast,the finite-frequency ray theory is more suitable for real seismic propagation law,that is to say that the travel time is dependent not only on the velocity distribution along a central ray (or traditional geometric ray),but also on the velocity anomaly within a region (referred as the first Fresnel volume),which embraces the central ray.In this paper we first put forward an algorithm to calculate the multi-phase Fresnel volume finite-frequency ray,and then give a inversion method to simultaneously invert both velocity and reflector geometry by using these multi-phase arrival time information.In synthetic example,both the traditional ray tomographic and finite-frequency ray tomographic methods are used to simultaneously update both velocity field and reflector geometry with multi-phase arrival times,the results show that the finite-frequency ray to-mographic method is advantageous over the traditional ray tomographic method in terms of velocity reconstruction and reflector geometry updating when the ray density is relatively low.The finite-frequency ray tomographic method with va-rying frequency is a goodchoice in real seismic tomographic application.%高频假设下的地震射线理论以及相应的地震成像理论表明，在射线稀疏条件下，不可能得到较高分辨率的构造成像；而有限频射线理论更符合实际地震的传播规律，即地震波的走时不仅与中心射线（传统的几何射线）上的速度分布有关，而且与中心射线附近一定范围（称其为第一菲涅耳体）内的速度异常分布有关。
有限频层析成像方法
有限频体波层析成像简介徐小兵赵亮传统射线走时层析成像基于高频射线理论。
在地球内部的速度异常变化不大，且异常体的尺寸要远大于地震波的特征波长的情况下，可以根据费马原理确定地震波沿走时最短的路径，此时可以认为到时差主要取决于射线路径上的速度结构。
然而，实际的地震波具有有限频率，当地震波经过尺寸较小或相近（相对地震波波长）的速度异常体时会发生绕射现象。
随着传播距离的增加，地震波波前面由于非均匀介质导致的超前或滞后特征能逐渐愈合甚至消失（Nolet and Dahlen, 2000；Hung et al., 2001）。
地震波的这种有限频率特性表明地震到时差并不主要取决于射线路径上的速度结构。
针对上述问题，Dahlen 和Hung 等人推导了地震到时在有限频地震波传播波场下的灵敏场函数（或根据其几何形状被简称为“香蕉—甜面圈”理论）（Dahlen et al.,2000；Hung et al., 2000），进而发展了有限频层析成像方法。
相对传统射线走时层析成像，该方法由于更真实地反映地震波的传播特征，因此能够更好地重建地球深部结构速度图像。
一、有限频层析成像方法原理地震波的有限频率特性决定了不同频率的地震波的走时对射线周围三维速度结构具有不同的敏感程度。
Dahlen 等（Dahlen et al., 2000）结合体波传播理论和线性Born单次散射近似来模拟通过地球内部任意一点的散射波到达台站的波形扰动，利用不同频率的体波与未经散射的直达体波之间的相互干涉结果，得出有限频率走时变化与中心几何射线附近第一菲涅尔带内的三维速度扰动之间的关系为：()()()x d x c x c w x K T ⎰⎰⎰=3/,δδ (1)式中，T δ是经过波形互相关处理得到的散射波与直达波的走时差；()()x c x c /δ为空间点x 处的体波速度扰动量；()w x K ,是该点三维灵敏度核，代表了某个散射点x 处的速度异常对走时变化的贡献。
地壳与上地幔探测的主要地震学方法
7、接收函数的筛选
接收函数的筛选过程实质是剔除坏数据的过程
筛选原则：接收函数的直达P波幅值要明显， Ps转换震相相对清晰，高频干扰较小。
8、接收函数动校正 把来自不同射线参数的地震事件的Ps转换震相时间延迟校正 到同一参考射线参数的Ps转换震相到时上。
接收函数的主要用途：
1、时深转换
2、接收函数偏移成像
地震学的主要研究方法介绍
一、接收函数方法
接收函数是根据三分量地震数据计算得到的一个时间 序列，它反映了近接收器下方地球介质的响应特性。 接收函数波形是地震台站下方介质扰动所导致的Ps转 换波的组合。
对接收函数的振幅和到时进行模拟，可以给出台站下 方介质非常重要的约束信息。一般情况下，我们将地 球介质近似为水平层状介质，这种情况下，远震体波 穿过地幔，以基本保持不变的水平相速度入射到接收 台站下方时，会在每个速度界面产生透射和强弱不等 的转换波震相以及地表与各速度界面之间的多次反射 震相。
P波之后的后续震相的相对振幅及频率成分取决于速 度转换带的性质，比如速度变化是平缓还是突变？
接收函数提取
Langston[1979]：震源等效化
DV t I t St EV t DR t I t St ER t DT t I t St ET t
远震事件：
EV (t)
DV t I t St
应用新的全球地震层析成像 方法(Zhao, 2001, PEPI),采用多种震相 (P、PP、pP、PcP、Pdiff)
初始速度模型
由标准的IASPEI91模型修改
中国大陆三维地幔速度结构
台站分布 地震分布
2% 0% -2%
中国大陆及邻区
P波速度扰动平面图(1°× 1°)
有限角度CT图像重建算法综述
(6 )
这也是代数/统计迭代重建解决有限角度问题的基本思路 因此 ART SIRT 和 PWLS 等代数迭代方 法[19]与 ME EM ML 以及 Bayesian 估计等优化准则[20] 以及基于图像平滑 边缘保持等的正则化 条件都可以应用到有限角度的图像重建中[21]
２．３ 约束条件
除了一般意义的重建图像非负有界 重建图像区域有限 投影数据对称等一般意义的先验知识
的处理方法 待重建图像的一种估计可以表示为
f = A+ g = (AT A)−1 AT g.
(3 )
它是最小化 Af − g + f 的解 可以采用截断 SVD 来逼近 A+ 如果考虑奇异值太小时数值不
2
2
稳定 可以采用 Tikhonov-Phillips 方法[4]
A+ = (AT A + γ I)−1 AT = AT (AT A + γ I)−1.
２．２．１ 矩阵求逆
若系统矩阵为A 待重建图像为 f 投影数据为 g 则
制作者(版权所有):《
》编辑部,
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CT 理论与应用研究
15 卷
Af = g.
(2 )
直接求逆是有困难的 A 可能是不可逆 或者是病态的 广义逆(Penrose-Moore)是一个比较常用
代最终以(1− λi )n 的速度收敛到 fˆ
其中
{λi} 是CB 的特征值
并且0
<
λi
<
[13]
1
虽然理论上 GP 算法收敛 但是其收敛速度很慢 改进 GP 算法的收敛性是人们研究的重点
Salomon 在 2004 年提出了通过选择适当的正交投影来加快 GP 算法的收敛[14] 张兆田等在 2004 年
有限频率地震层析成像方法及研究进展_杨峰
第29卷 第4期地 震Vo l.29,N o.4 2009年10月EA RT H Q U AK E O ct.,2009 有限频率地震层析成像方法及研究进展＊杨 峰,黄金莉(中国地震局地震预测研究所,北京 100036)摘要:本文从基于射线理论的走时地震层析成像的发展引出有限频率地震层析成像,说明两者最为本质的差别是有限频率灵敏度核函数。
概述了有限频率层析成像方法和基本原理,详细阐述了国内外有关有限频率层析成像方法的研究进展和应用成果,强调有限频率层析成像对全球地幔柱研究的重要意义,最后指出有限频率层析成像方法在理论上的诸多优点目前还没有在实际应用中得到充分体现,还存在一些问题需要解决。
关键词:有限频率层析成像;灵敏度核函数;宽频带地震波形;三维速度结构;地幔柱中图分类号:P315.7 文献标识码:A 文章编号:1000-3274(2009)04-0052-11引言 目前,地震波是研究地球内部结构最有效、分辨率最高的主要工具之一。
地震发生时所释放的部分能量以波的形式在地球内部传播,利用地震仪将地震波传到地表时的振动记录下来,并将不同位置台站所观测到的地震波走时与理论走时相互对比得到走时残差,通过反演大量地震射线的走时残差来得到地球内部速度结构图像的方法称为地震走时层析成像。
自70年代中期Aki等[1,2]提出地震走时层析成像方法以来,该方法得到了极大的发展,由网格参数取代了以往的分块模型,模型空间可存在多个复杂形状的间断面[3,4],并发展了非均匀网格参数化的方法[5]。
近年发表的一系列不同尺度的三维模型能清楚地勾画出俯冲板块及之上楔形地幔的图像、发现活火山前缘的低速体[4～7],对大地震震源区及断裂带两侧的精细结构清晰成像[8,9]。
地震走时层析成像是地震学家提供给地学界强有力的工具,它对地球科学的发展产生了重要的影响[10]。
但是,地震走时层析成像仍然存在缺陷,其研究方法都是建立在射线理论的基础上,即将地震波看作无限高频的光波,用一条狭窄的射线来代表地震波的传播路径。
基于高斯束理论的有限频核函数计算
基于高斯束理论的有限频核函数计算王守进;敬朋贵;蔡杰雄【摘要】相对于常规射线层析速度建模,基于波动理论的层析速度建模考虑了波的带限特性,反演分辨率更高.波动理论层析的核心在于波路径(有限频核函数)的计算.文中详细介绍了一种基于高斯束算子计算有限频核函数的方法,分析了初始束宽度和高斯束出射角度间隔对计算精度的影响;并针对高斯束近源处误差较大的缺陷,提出了改进的束参数以提高近源精度;详细分析了初始束宽度和角度间隔对改进高斯束方法的影响及改进高斯束的聚焦特性;数值算例验证了该方法在缓变介质中计算有限频核函数的可行性,计算效率较高且可处理回折波的核函数.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2019(043)001【总页数】8页(P110-117)【关键词】有限频;核函数;高斯束;初始束宽度;束参数【作者】王守进;敬朋贵;蔡杰雄【作者单位】中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京 025111;中国石油化工股份有限公司勘探分公司,四川成都610041;中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京 025111【正文语种】中文【中图分类】P631.40 引言目前旅行时层析速度建模主要基于几何射线理论。
在无限带宽近似下，旅行时和振幅的扰动只与射线路径上的速度扰动有关。
实际上，地震波是带限的，中心射线周围一定空间范围内的速度扰动都会对旅行时和振幅产生影响。
并且射线理论存在着诸如多路径、阴影区和焦散等问题。
因此，许多学者提出了基于波动理论的层析建模方法[1-4]。
有限频核函数(Frechet导数)替代射线路径进入了层析领域[5-6]。
波动理论层析的核心在于有限频核函数的计算。
已经有诸多学者提出了有限频核函数的计算方法。
一些学者采用有限差分算子计算核函数[7-10]，该方法可以处理任意复杂的速度模型，但计算量较大。
K Yoshizawa和Kennett采用渐进射线理论计算面波核函数[11]。
无线电波透视几种成像方法对比
无线电波透视几种成像方法对比
刘磊;赵兆;范涛
【期刊名称】《工程地球物理学报》
【年(卷),期】2017(014)003
【摘要】无线电波透视数据处理方法多样,常用的几种成像算法效果并不理想,异常形态往往呈条带状分布,异常边界模糊.为从根源上分析算法的缺陷并加以改进,给出了算法的具体实施步骤,并对结果进行了预测,用简单的数值模拟实例证明了常用的ART/SIRT算法缺点,同时给出一种不基于射线长度分配投影值的BICGSTAB算法,用几个简单的模型验证了算法的可靠性,探讨了扩大透视角度对于解释结果精确性的影响.结果表明,BICGSTAB算法大大地提高了反演结果与模型的吻合程度,以山西某矿的探测实例展示了BICGSTAB算法的解释效果,为实际的无线电波坑道透视施工和解释提供了一种新的手段.
【总页数】7页(P277-283)
【作者】刘磊;赵兆;范涛
【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077
【正文语种】中文
【中图分类】P631.3
【相关文献】
1.坑道无线电波透视相位层析成像技术 [J], 刘志新;刘树才;王东伟
2.矿井无线电波透视层析成像软件研究及应用 [J], 王利宏;刘树才
3.层析成像在巷道无线电波透视法中的应用 [J], 董守华;王琦
4.基于质心频移的无线电波透视层析成像 [J], 刘广亮;于师建
5.基于改进振幅衰减常数的无线电波透视层析成像研究 [J], 刘鑫明;刘树才;姜志海;刘英;杨光;易洪春
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光学相干层析成像综述
光学相干层析成像综述作者：陈玉平来源：《价值工程》2014年第32期摘要：光学相干层析成像（OCT）是一个新兴的、非常有前景的、非侵入、非接触和非损坏的成像技术并已被广泛应用在生物、医药及材料等领域。
本文介绍了OCT领域的发展。
Abstract： Optical coherence tomography（OCT） is an emerging very promising noninvasive non-contact and nondestructive imaging technique and has been widely applied in biological and medical fields as well as in technical fields. This paper introduced the progressing of study on OCT filed.关键词：光学相干层析成像；生物医药；图像技术Key words： optical coherence tomography；biological and medical；imaging technique中图分类号：TH744；O439 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0255-020 引言光学相干层析成像技术（Optical Coherence Tomography，简称OCT）是近年来发展较快的一种最具发展前途的新型层析成像技术，特别是生物组织活体检测和成像方面具有诱人的应用前景，已尝试在眼科、牙科和皮肤科的临床诊断中应用，是继X-CT和MRI技术之后的又一大技术突破，近年来已得到了迅速的发展。
1 光学相干层析成像技术回顾随着科学的进步，当今医学成像技术已经在医学诊断中起着重要的作用，各种探测方法和显示手段趋于更精确、更直观、更完善从而有助于人们观察生物组织，了解材料结构，它的发展是物理、数学、电子学、计算机科学和生物医学等多门学科相互结合的结果。
层析成像及其有关知识
傅立叶切片定理（图）
下面将要介绍的是NMR-CT，它与X射线 ct最本质区别在于不用造影剂，而直接 利用人体内的氢原子;同时用强磁场来代 替X射线。
核磁共振CT(computed tomography)是获取样品平 面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断 层成象，也就是切片扫描方式。核磁共振CT手段可 测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是 质子密度分布的图像。现已对生物组织的病变和其 含水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使组织 中的含水量发生变化，所以，通过水含量分布的情
况就可以把病变部位找出来。物探楼…………
核磁共振CT与X光CT
CT是计算机化层分析技术的简称(平时一般谈到CT指 的都是X光CT)核磁共振层析成像比目前应用的X射线 层析成像(又称X射线CT)具有更多的优点。例如，X射 线层析成像得到的是成像物的密度分布图像，而核 磁共振层析成像却是成像物的原子核密度的分布图 像。目前虽然还仅限于氢原子核的密度分布图像， 但氢元素是构成人体和生物体的主要化学元素。因 此，从核磁共振层析成像得到的氢元素分布图像， 要比从X射线密度分布图像得到人体和生物体内的更 多信息 。
核磁共振机的原理图
Look OUT!，这里加的是梯度场！！！
均匀的外加磁场B0内所有同类核的共振频率都 相同，无法区分它们的空间位置，为此必须在 均匀外磁场上叠加一个空间线性梯度场B(x, y, z)，其方向与均匀场B0的方向一致，大小数值 是空间坐标的线性函数，这样就可以实现不同 位置共振信号的空间编码 。
c）从滤波器的角度来看，傅氏变换只是一
单个滤波器，而小波变换却可以看做是一个 倍频程带通滤波器组，可由Mallat算法实现。 产生小波变换的关键是构造正交镜像滤波 器。
地震体波走时层析成像方法研究综述
收稿日期 ； ／ ／ ２ ０ １ ４ ０ ２ ２ ０ ２ ０ １ ４ ０ ３ ２ ０ ． ｔ ｔ ｗ ｗ ｗ． ｒ ｏ ｅ ｏ ｈ ｓ ． ｃ ｎ ｐ ｐ ｇ ｐ ｙ 修回日期 投稿网址 ｈ 基金项目 中国地震局地震科技星火计划青年项目（ 、 中国地震局监测预报司震情跟踪合同制定向工作任务 （ ） 、 国 Ｘ Ｈ １ ４ ０ ５ ５ Ｙ） ２ ０ １ ４ ０ ２ ０ ４ １ ２ 家自然科学基金（ ） 联合资助． ４ １ １ ７ ４ ０ ７ ５ 作者简介 赵烽帆， 女， 年生 ， 工程师 ， 主要从事震源物理及地震活动性研究． （ ： １ ９ ８ ３ Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｗ ｅ ｉ ｎ ａ ２ ２ １ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ） ＠ 男， 副研究员， 主要从事地震波传播和壳幔结构成像研究．（ ： ） １ ９ ７ ８年生， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｘ ｕ ｔ ａ ｏ ａ ｉ ｌ ． ｉ ｃ ａ ｓ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ 通讯作者 徐 涛， ＠ｍ ｇ ｇ
数高分辨率的地球内部结构信息形信息这是地震层析成像方法的最终目标之一运行速度和内存等计算硬件有很高的要求波形反演广泛应用于精细壳幔结构的探
２ ０ １ ４年第２ ９卷 第３期 ， （ ） ： ２ ０ １ ４ ２ ９ ３ １ ０ ９ ０ １ １ ０ １
地球物理学进展 Ｐ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎＧ ｅ ｏ ｈ ｓ ｉ ｃ ｓ ｇ ｐ ｙ
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赵烽帆， 张明辉， 徐 涛． 地震体波走时层析成像方法研究综述． 地球物理学进展， （ ） ： ， ： ／ ２ ０ １ ４ ． ２ ９ ３ １ ０ ９ ０ １ １ ０ １ ｄ ｏ ｉ １ ０ ． ６ ０ ３ ８ ２ ０ １ ４ ０ ３ １ ２ ． ｐ ｇ ， ，Ｘ Ｚ ＨＡ ＯＦ ｅ ｎ ｆ ａ ｎ Ｚ ＨＡ Ｎ ＧＭ ｉ ｎ ｈ ｕ ｉ ＵＴ ａ ｏ ． ２ ０ １ ４ ．Ａｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗｏ ｆｂ ｏ ｄ ａ ｖ ｅｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｔ ｉ ｍ ｅｔ ｏ ｍ ｏ ｒ ａ ｈ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ． 犘 狉 狅 狉 犲 狊 狊 犻 狀犌 犲 狅 犺 狊 犻 犮 狊（ ｉ ｎ ｇ ｇ ｙｗ ｇ ｐ ｙｍ 犵 狆 狔 ） ， （ ） ： ， ： ／ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ２ ９ ３ １ ０ ９ ０ １ １ ０ １ ｄ ｏ ｉ １ ０ ． ６ ０ ３ ８ ２ ０ １ ４ ０ ３ １ ２ ． ｐ ｇ
走时层析成像正反演方法研究
走时层析成像正反演方法研究
毛伟伟;于素萍
【期刊名称】《西安邮电学院学报》
【年(卷),期】2010(015)001
【摘要】在资源勘探及工程质量检测等领域的走时层析成像技术具有分辨率高、探测范围广、成像结果直观等特点.走时层析成像技术主要包括两部分研究内容:估计射线路径及走时,进行图象重建.本文基于射线理论,应用最短路径射线追踪方法进行了射线走时的正演计算;并通过对多种反演算法的对比研究,选用SIRT算法进行快速反演成像,最后给出了仿真计算结果,并进行了分析比较,证明了本文正反演算法的有效性和实用性.
【总页数】4页(P123-126)
【作者】毛伟伟;于素萍
【作者单位】洛阳理工学院,外语系,河南,洛阳,471000;洛阳理工学院,计算机与信息工程系,河南,洛阳,471000
【正文语种】中文
【中图分类】TP751.1
【相关文献】
1.走时层析成像与有限频层析成像简述 [J], 赵亚生
2.地震层析成像正演方法研究 [J], 邓闯
3.基于三维地球模型和地震层析成像区域地震走时校正方法研究 [J], 石建芳;许进;
王娟;张波;崔甲甲;李健;邱宏茂
4.改进的伴随状态法初至波走时层析成像方法 [J], 董良国;张建明;韩佩恩
5.矿井雷达波走时层析成像精度的影响分析及参数优化研究 [J], 孙明浩;许献磊;张迪
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
多频率超声衍射CT图像重建的研究
多频率超声衍射CT图像重建的研究樊敏;方杰;刘红【摘要】根据傅里叶衍射投影定理,不同频率的超声波得到的投影数据的傅里叶变换对应着复平面上不同半径的圆弧.文中对多频率衍射层析成像原理进行深入探讨,提出了多频率超声CT模型,并对多频率超声CT进行实验研究.重建步骤如下:首先,根据标准的体模算出重建数据点的值;然后运用网格插值法将非笛卡分布的重建数据点插值到笛卡网格内;最后用二维的傅里叶逆变换完成图像的重建.多频率超声衍射CT的成像速度要快于单频率CT的成像速度.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2010(020)005【总页数】4页(P227-229,233)【关键词】傅里叶衍射投影定理;计算机层析成像;多波段超声CT【作者】樊敏;方杰;刘红【作者单位】安徽大学,计算智能与信号处理教育部重点实验室,安徽,合肥,230039;安徽大学,计算智能与信号处理教育部重点实验室,安徽,合肥,230039;皖西学院,机械与电子工程系,安徽,六安,237012;安徽大学,计算智能与信号处理教育部重点实验室,安徽,合肥,230039【正文语种】中文【中图分类】TP391.410 引言近年来,多频率超声CT引起了国内外学者的关注。
美国加州大学Jeo等人研制的HUTT[1～5]系统对羊的肾脏做CT切片图像,HUTT的换能器在不同时刻发射不同频率超声波,并用超声衰减层析成像算法重建图像。
低频超声波能够很好地反映肾脏切片的概貌,而高频的更能反应其细节信息,将不同波段的CT切片图像融合,可以获得分辨率比MRI图像更高的切片图像。
Jeo利用的是多频率超声衰减层析成像技术,没有涉及衍射层析成像技术。
超声衍射层析成像术(简称超声衍射CT)是一门交叉学科技术,将传统的计算机层析成像术、声学、计算方法和计算机视觉等结合在一起。
早期的超声计算机层析成像术沿用X射线CT的射线理论,也就是说假设超声波在物体内部也是以直线传播的。
射线追踪方程与程函方程的初至旅行时层析对比
射线追踪方程与程函方程的初至旅行时层析对比郭振波;孙鹏远;李培明;任晓乔;钱忠平;唐博文【摘要】初至旅行时层析反演是目前应用最广泛的近地表建模方法.按照反演中正演算子的不同,可将基于射线理论的层析反演方法分为基于射线追踪方程与程函方程两类.本文分别从理论及数值测试上对两种方法在反演精度、计算效率等方面进行了系统的对比分析.结果表明:①两种方法可在统一的反演框架下推导得到,两者主要的差别均是由反演中正演算子的不同引起的;②两者具有相似的反演精度,由于后者的核函数是带限的,在复杂地区的层析反演中更加稳定;③前者的计算效率、内存占用等依赖于检波点个数,后者则依赖于模型大小,检波点稀疏时优选前者,否则优选后者;④前者具有射线密度等质控手段,后者缺少类似的质控手段.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2019(054)003【总页数】8页(P558-564,576)【关键词】层析;射线追踪;程函方程;近地表建模;地震反演【作者】郭振波;孙鹏远;李培明;任晓乔;钱忠平;唐博文【作者单位】东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州072751;东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州072751;东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州072751;东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州072751;东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州072751;东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州072751【正文语种】中文【中图分类】P6310 引言对于油气地震勘探，需建立较精确的近地表模型以消除地表起伏及近地表速度异常对反射信号的影响，特别是对于山地等复杂探区，近地表模型的精度直接决定了最终的成像效果[1-2]。
由于初至旅行时的稳健性及旅行时层析的高效性，目前利用初至旅行时层析反演进行近地表建模是应用最广泛的方法。
近地表模型通常用于静校正[3]、深度域建模[4]等处理流程。
经典的初至层析反演方法基于射线追踪方程，在反演中需要显式计算炮点到检波点的旅行时及射线路径[5]，本文将这类经典的初至层析反演方法称为基于射线追踪方程的初至层析反演方法。
地震层析成像技术发展现状
层 析成像 应用最早 的领域是 医学 ， 利用 Ｘ射线研 究人体 内部结构 ， 医学上应用的巨大成功使层 析成像 逐 渐 发 展 到其 它 领域 。早 期 的地 震 Ｃ Ｔ技 术 完 全套 用
震射 线 理论 ， 后来 又 发展 了折射 线 Ｃ Ｔ， 这一 类 地震 ＣＴ 技术统称为射线层 Ｃ Ｔ ， 地球 物 理 领域 的层 析 成 像 研 究 如何 利 用 地震 波 、 电磁 波 的数 据 对地 球 内部 成 像 ， 但
与 医 学 层 析 完 全 不 一样 ， 医学 层 析 获 得 的数 据 是 全 方
Ｘ射 线 要 长 得 多 ， 地 震 射 线 不 是 直 线 传 播 的 。根 据 地
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
层 的产 状 和物理 特 性提 供 了一 项 高分 辨率 勘探 方 法 ］ 。 井 问地 震 波 Ｃ Ｔ法 是通 过 改 变震 源 和 接 收器 的位 置 进 行 发射 和接 收 ， 使尽 可 能多 的地 震 射 线穿 透 井 间 剖 面 的全部 区域 ， 由于地 震 波 的传 播 速 度 和其 它 能 力 衰 减
医学 Ｃ Ｔ技 术 ， 其基 础 为广 义 拉 冬 变换 ， 它 是 波数 域 的 富 里 叶投 影 切片 定理 的空 间域形 式 ， 由于 医学 Ｃ Ｔ利用
法 。它 是 ２ ０ 世纪 ９ ０ 年代 以来 井 间 地 震声 波 借 助 于 医 学上的Ｃ Ｔ技术 发展 起来 的一 项新 技术 。资料表 明 ， 井 间地 震 声 波 的主频 在 ２ ０ ￣６ ０ ０ Ｈｚ ， 可 以分 辨 出 ３ ～５ ｍ左 右 的 薄层 ， 纵 向分 辨 率 可达 Ｏ ． ８ ￣３ ｍ； 若 地 震 源 频 带 进
【国家自然科学基金】_地震波走时_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
推荐指数 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
科研热词 菲涅尔带 敏感核函数 层析反演 射线追踪 rytov近似 born近似 黄土高原 青藏高原东北缘 陨石坑 阻尼最小二乘法 重力反演 角道集 西安坳陷 秦岭造山带 相速度 渭河盆地 深地震反射剖面 汾渭断陷盆地 横向各向同性 层析成像 局部角度域 射线理论 密度结构 宏观速度模型 大陆动力学 壳幔解耦 声学近似 地震波走时 地震层析成像 地壳结细结构 地壳p波速度结构 叠前深度偏移 反问题 反射地震 单程波方法 入射角 三维地震联合反演
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2011年 科研热词 射线追踪 高精度地震勘探 采样率 触发精度 研究现状 波速变化 波前构建 构造研究 慢度扰动 地震层析成像 信噪比 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
科研热词 最佳路径 成像质量 射线追踪 射线路径 地震波走时 地震数据处理 图形理论 光滑算子 光滑因子
地震波层析成像反演方法及其研究综述
Ｅ３牛 建 娣 ． 国 天 然 气 市 场 供 需 状 况及 发 展 对 策 分 析 ［ ． 外 经 济 ３ 我 Ｄ］ 对 贸 易 大学 ，０ ７ ２０ ．
（０ ０ 提 出 了用 于 二 维 轴 对 称 非 均 匀 介 质 结 构 的 反 演 和 成 ２ ０）
一
３ ６８ 一
地 震 波 作 分 析 处 理 以 及 解 释 而 得 到 地 下 构 造 信 息 和 岩 性 信 玻 恩 迭 代 方 法 相 比 ， 收 敛 速 度 和 成 像 质 量 均 有 较 大 改 善 。 其 息 的 一 种 方 法 。在 整 个 地 震 勘 探 过 程 中 ， 确 的 求 取 地 震 ２ 地 震 勘 探 、 井 问 题 中 的 地 震 波 研 究 及 其 它 精 测 波 在 地 下 介 质 ｑ 的 传 播 速 度 ， 直 是 地 震 勘 探 的 核 心 问 题 １ 一 在 地 震 勘 探 和 测 井 方 面 ， 多 研 究 者 针 对 实 际 问题 ， 许 提 之 一 。尤 其 在 地 表 条 件 较 复 杂 的 区 域 表 速 度 的 横 向 剧 出 了新 的方 法 。沈 建 国 和 张 海 澜 （ ０ ０ 计 算 了 井 内 靠 近 井 地 ２０） 烈 变 化 会 严 重 影 响 中 深 层 目的 层 的 成 像 效 果 。近 地 表 速 度 壁 的 偏 心 声 源 激 发 的 声 场 ， 到 了在 井 壁 不 同 位 置 的 接 收 得
最 小 平 方 与 Ｑ 分 解 相 结 合 的 算 法 ， 三 维 空 间 重 建 近地 表 ３ 讨 论 和 结 论 Ｒ 在 低 降 速 带 速 度 模 型 。 同 时 ， 用 分 形 算 法 克 服 了 初 至 波 波 采 地 震 波 理 论 是 固 体 地 球 物 理 学 研 究 的 重 要 基 础 ． 震 地 形 差 异 以 及 折 射 波 相 位 反 转 导 致 的 拾 取 误 差 ， 现 丁 三 维 波 研 究 领 域 的 任 何 实 质 性 进 展 都 会 促 进 固体 地 球 物 理 学 的 实 初 至 拾 取 的 大 规 模 全 自动 化 运 算 李 录 明 等 （ ０ ０ 针 对 地 发 展 ． 过 去 的 ４ 里 ， 国 地 球 物 理 学 家 在 该 领 域 做 了 很 ２０ ） 在 年 中 震 勘 探 中 的 复 杂 地 表 问 题 ， 出 了 一 套 地 震 初 至 波 表 层 模 多 有 意义 的 研 究 工 作 ， 中 不 乏 创 新 性 的 理 论 工 作 ． 提 其 当前 地 型 层 析 反 演 方 法 ． 利 用 地 震 直 达 波 、 折 波 、 射 波 以 及 震 波 研 究 领 域 的重 要课 题 包 括 ： 它 回 折 三 者 组 合 的 初 至 波 和 层 析 反 演 方 法 具 有 的 纵 、 向 变 速 优 横 （） 杂 地 球 介 质 中地 震 波 激 发 与 传 播 理论 ； １复
应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构
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关 键 词 首 都ห้องสมุดไป่ตู้圈 ， 限频 率 层析 成像 ， 敏 度 核 ， 震 波 形 ， 地 幔 速 度 结 构 有 灵 远 上
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收稿日期 ２ ０ １ １ ０ ４ １ ３； ０ １ １ ０ ７ ０ ６． 修回日期 ２ 基金项目 中国地震局地球物理研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项 ０ ８ ０ ９ ０ ２ 课题资助 ． 作者简介 江燕 ， 男， 福建长汀人 ， 博士 ， 助理研究员 ， 研究方向为有限频地震层析成像 ． （ ： ＿ ） １ ９ ７ ３ 年生 ， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ６ ３． ｎ ｅ ｔ ｉ ａ ｎ ａ ｎ ４ ２ １ ６＠２ ｊ ｇ ｙ
有限频与射线层析成像比较研究综述
江 燕１， 陈晓非２
（ 中国地震局地球物理研究所 ，北京 １ 中国科学技术大学 ， 合肥 ２ ） １． ０ ０ ０ ８ １； ３ ０ ０ ２ ６ ２．
摘 要 从正演近似性和反演多解性两方面对有限频与射线理论的争论历史和比 较 研 究 进 展 进 行 介 绍 并 评 述 ． 从 回顾了有限频理论 的 发 展 历 史 ． 详细介绍了２ 早期的衍射层析成像开始 ， ０ ０ ５至２ ０ ０ ６年间有限频理论的拥护者与 质疑者之间的一场影响深远的争论 ． 这场争论纠正了之前十多年许多地震学家将地 震 波 相 关 走 时 与 初 至 走 时 相 混 淆的错误认识 ， 使有限频理论得到广泛认可 ， 但有限频层析成像的实际分辨能力 是 否 强 于 射 线 层 析 成 像 分 歧 很 大 ． 争论之后 ， 有限频与射线层析成像比较研究成为一个研究方向 ． 在体波领域 ， 正演 理 论 和 实 际 反 演 的 比 较 研 究 显 示 出两者有明显的差别 ， 而合成反演实验因计算量问 题 没 有 取 得 突 破 性 进 展 ． 在 面 波 领 域， 正 演 理 论、 实际反演和合 显示两者的差别不是很大 ． 成反演实验都有深入的比较研究 ， 关键词 地震层析成像 ， 有限频理论 ， 射线理论 ， 合成反演实验 ： ／ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ３ １ ５ 文献标识码 Ａ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ ２ ９ ０ ３． ２ ０ １ １． ０ ５． ０ ０ ８ 中图分类号 Ｐ ｊ
５ 期
江 燕， 等： 有限频与射线层析成像比较研理学发展的一个重要环节是地震层 析成像 ． 通过使用地震观测资 ２ ０ 世纪 ７ ０ 年代以前 ， 如Ｈ 料和相对简单的反演方法 （ ｅ ｒ ｌ ｏ ｔ ｚ Ｗ ｉ ｅ ｃ ｈ ｅ ｒ ｔ方 ｇ ， 反演得到地球内部的一维分层结构 ， 如壳幔 、 核 法） 幔及内外核分界面 ． 之后随着三维地震层析成像的 蓬勃发展 ， 人类对地 球 内 部 结 构 的 了 解 也 越 来 越 清 但由于天然地震在地球表面分布不均 （ 集中于板 晰． 块边缘 ） ， 地震台网 密 度 分 布 受 限 制 （ 如海底架设台 站的困难 ） ， 以及 地 震 层 析 成 像 理 论 本 身 的 局 限 性 ， 地震层析成像为地球动力学问题提供的定量依据还 可靠 ， 经 常 自 相 矛 盾． 地震资料质量的 谈不上准确 、 有赖于人类经济水平的发展 ． 而层析成像理论 提高 ， 的可靠性的提高 ， 是地震学家的天职 ． 地震层析成像 要想令人信服 ， 必须从两个方面取得突破 ， 即正演的 近似性和反演的多解性 ． 传统 的 走 时 层 析 成 像 的 理 论 基 础 ， 严格成立的 条件是地震波具有 无 限 高 的 频 率 ． 对于频率为有限 值的地震波 ， 将波 视 为 地 震 射 线 ， 会 造 成 误 差． 具体 就是射线路径上的异常体引起的波前异常 ， 会 来说 ， 逐渐向射线路径旁边扩散 ， 波前异常越来越不明显 ， 这就是波前愈合 ． 波前愈合造成初至波的幅度越来 越小 ， 直至湮没在噪声中 ． 这就造成了从波形上读取 对给定大小的异常体 ， 此误差 的初至走时差的误差 ． 若给定波长和 随地震波长和震源 距 的 增 大 而 增 大 ． 震源距 ， 则误差随异常体尺度的减小而增大 ． 异常体 尺度在 ０． 以 下 是， 从 ５槡 犔 犔 是震源 距 ， λ（ λ 是 波 长） 波形资料上读取 的 初 至 走 时 差 与 理 论 值 相 差 很 大 ． 这个误差造成反演 结 果 不 真 实 ． 此时就是无限加密 射线 ， 也无法获得 正 确 的 反 演 结 果 ． 在 反 演 方 面， 由 于地震射 线 的 走 时 只 取 决 于 射 线 路 径 上 的 波 速 异 造成反演方程的系数矩阵具有大型稀疏的特征 ． 常， 反演问题在数学上 就 是 约 束 问 题 的 求 解 ． 独立的数 据 模型参数关 系 式 即 有 效 约 束 数 目 大 于 模 型 参 数 数目时为超定问题 ， 否则味为欠定问题 ． 稀疏的系数 矩阵表示每一 个 数 据 模型参数关系式都只能约束 小区域的模型参数 ． 这造成只有满足射线非常密集 的条件下 ， 局部约束才能密集交织成整体约束 ． 而有 了大量的模型参 数 相 互 之 间 必 须 自 洽 的 整 体 约 束 ， 反演结果才容易收敛到正确解附近 ． 因此 ， 射线层析 成像的欠定问题或混定问题的解很容易陷入偏离正 确解很远的解空间 ． 传统 的 波 形 层 析 成 像 出 于 实 用 目 的 ， 震源到台