快速共轭梯度法频率域声波全波形反演

针对全波形反演中Hessian矩阵庞大、共轭梯度法收敛速度慢的问题,提出了一种新的算法——快速共轭度梯度法(Fast Conjugate Gradient,FCG)。该方法通过引入新的变量对共轭梯度法进行改进,在加快收敛速度的同时使收敛更加稳定,额外的计算量是少许的点乘计算,计算量增加很少。将该法应用于频率域声波全波形反演中,并用简单的凹陷模型和抽稀的复杂Marmousi模型进行测试。测试结果表明:相对于传统的共轭梯度法,该方法能加快收敛速度,同时深部反演效果更好。

基于混合快速共轭梯度法的有限差分对比源反演

有限差分对比源反演(FDCSI)是一种解决逆散射问题的方法,该方法在反演中背景模型保持不变,只进行一次全正演计算,减少了计算量。FDCSI将逆散射问题转化为优化问题,采用常规共轭梯度法优化目标泛函,但收敛速度较慢,影响反演效率。为此,在研究频率域声波方程有限差分对比源反演方法的基础上,提出了基于混合快速共轭梯度法的有限差分对比源反演方法,提高了反演效率。混合快速共轭梯度法是在快速迭代收缩阈值算法基础上改进得到的优化方法,该方法适用于有限差分对比源反演,在不增加单次迭代计算量的基础上加速目标泛函收敛,保证了对比源反演算法的快速稳定收敛。

解泊松方程的快速预处理共轭梯度法

为了满足电子技术中电磁问题求解器的工程需求 ,通过分析泊松方程均匀差分离散所得模型问题的矩阵结构 ,提出了共轭梯度法的三角阵预处理器 .在用数值试验考察了其参数的特性后 ,给出了参数的经验估计方法 .实现了带参数的三角预处理器共轭梯度法求解器 .实例表明 ,该算法比常规共轭梯度法和超松弛法具有更低的计算复杂度 ,而它们存储复杂度相同 .不仅所实现的求解器具有实用价值 ,而且所给出的预处理构造技术具有进一步发展的余地 .

一种快速高效的二维超声CT成像的正演算法研究

超声CT成像是采用散射场数据来重建物体内部结构的一种定量化的超声技术。本课题采用快速傅里叶变换(FFT)加速扩展波恩近似(EBA),进而基于EBA来预处理共轭梯度-快速傅里叶变换(CG-FFT)的方法来实现正演成像的过程。该算法是在传统超声成像领域和商业超声软件中没有使用过的;同时,在保持同等计算精度的条件下,该算法对比传统超声成像正演算法具有速度更快等优点。

三维磁各向异性目标电磁散射的MOM-CGM-FFT方法

本文给出了研究任意形状三维磁各向异性目标电磁散射问题的一种混合计算方法。该方法以磁场作为未知函数建立频域体积分 微分方程 ,使用脉冲基函数和点匹配函数的矩量法 (MOM)将之转化为线性代数方程组。在求解过程中应用共轭梯度法 (CGM)和快速傅立叶变换 (FFT)相结合的方法降低所需计算机内存和CPU时间。对均匀磁各向同性球的数值计算结果与相应Mie理论结果吻合较好。在此基础上给出了磁各向异性球和立方体的雷达散射截面。计算结果表明该计算方法兼容性强 ,是一种求解三维电磁散射问题的有效途径。

介质基片上导带TM散射的矩量法计算

用矩量法、预条件共轭梯度法和快速傅立叶变换相结合的混合技术来快速计算介质基片上导体带的TM散射。在这个问题的矩量法计算中，构造阻抗矩阵要耗费大量的CPU时间。这里着重考虑了缩短阻抗矩阵填充时间的方法，提出了按周期分段积分法来处理所涉及的高振荡性Sommerfeld积分．使阻抗矩阵的填充时间大大缩短。

论介质与金属样品近场电磁场散射

利用电磁场散射理论-格林函数法数值模拟近场电磁场散射问题,运用共轭梯度法与快速傅立叶变换法进行求解,数值模拟结果表明:对介质样品来说,TE波反映样品突变,TM波反映样品的形貌,且当大尺寸的样品时,电磁场的干涉效应很明显;对金属样品来说,TE,TM波均表现为样品的突起,样品的形貌非常复杂,而且电磁场的场强沿Z轴增强很强,这点符合金属表面等离子共振现象。

用CCGM-FFT方法研究近场多体电磁散射

采用电磁场理论方法研究近场光学成像问题,通过将Lippmann-Schwinger积分方程(LISE)离散化,应用复共轭梯度法与快速傅里叶变换(CCGM-FFT)相结合的方法进行数值求解。数值模拟结果表明,近场光学成像表现为一种复杂的电磁场干涉现象,电磁场干涉的程度与样品的尺寸大小及样品间的间距有关,同时对采用P波和S波入射时所得出的样品形貌图像特点给予合理的解释,数值模拟的结果对实验分析具有参考价值。并且,与传统的矩量法(MOM)求解LSIE相比较,采用CCGM-FFT有效地节约了计算机的内存和CPU的运算时间。