基于平均吸收的太赫兹波振幅成像研究

提出了一种基于一定频率内平均吸收的太赫兹（THz）波振幅成像新方法。太赫兹波频率在0.1~10THz之间,波段位于红外和微波之间。太赫兹波成像技术的一个显著特点是信息量大,如何对每个样品点的大量信息进行处理提取有用信息重构出样品的图像是一项关键技术。选用中间挖空有＂THz＂字样的白纸为样品作太赫兹波成像研究,首先探讨了时域和频域上几种常用太赫兹波振幅成像方法所反映的样品信息及其特点,进一步使用提出的基于一定频率内平均吸收的太赫兹波振幅成像新方法对样品进行图像重构。实验结果表明这种新方法可以很好的反映样品的真实信息,反映了样品在一定频率范围内由于吸收而引起的效果的综合,与吸收系数和厚度相关,离散效应得到了很好的消除,相对几种常用的太赫兹波振幅成像方法能够得到更清晰的图像。此新方法尤其适用于结构简单的样品,能够成为几种常用振幅成像方法的有力补充。

单像素复振幅成像(特邀)

传统光学成像系统主要依靠阵列探测器对目标的空间分布进行探测来达到成像的目的。而单像素成像不需要阵列探测器,在探测端只需要使用一个单点探测器来记录光场的信号,然后利用关联算法来重构目标物体的图像信息。由于单点探测器的技术较为成熟,且成本较为低廉,因此这种成像方式在近些年得到了研究人员的广泛关注,期望单像素成像技术能够应用在X射线、红外、太赫兹等波段。另外,单像素成像技术在生物荧光成像、多光谱成像、三维成像、光场复振幅成像等应用领域也得到了深入的研究。其中光场波前的相位探测在天文观测、医学诊断、光学测量等领域至关重要,研究人员针对这一问题提出了多种基于单像素成像技术进行复振幅成像的方法,这些研究有效地拓展了单像素成像技术的实际应用场景。文中主要介绍了单像素成像技术的历史发展及其基本工作原理,并着重介绍了单像素成像技术在复振幅成像应用中的工作。

基于激发振幅成像条件的探地雷达逆时偏移成像

针对基于互相关成像条件的探地雷达(GPR)逆时偏移计算效率低、存储量大及易产生低频假象的不足,本文将激发振幅成像条件应用于GPR逆时偏移成像中.通过在源点电磁波场正向传播过程计算每个网格点的能量密度,并保存最大能量密度的时刻和相应的电磁波场值;在接收点电磁波场逆向传播过程提取每个网格点最大能量密度时刻及对应的电磁波场值,并利用保存的最大能量源点电磁波场及走时做归一化,从而获得了依赖反射系数成像剖面,避免了源点正向传播电磁波场的存储和重建.此外,为了提高电磁波场的模拟精度,采用了基于三角形剖分的时间域有限单元法(FETD)计算电磁波正向和逆向传播过程.最后通过模型试算表明:激发振幅成像条件相比于归一化互相关成像条件,成像结果低频噪声更弱,空间分辨率更高,计算效率提高了近2倍.

井中地震三维高效黏声逆时偏移成像方法及应用

井中地震是井中激发地面接收的一种新型地震采集方法,与地面地震相比,具有采集成本低,作业效率高的优点.此外,井中地震资料信噪比高、频带宽、波场丰富,可实现井周小尺度构造精细成像.在油藏开发中,井中地震可实现油藏描述与监测.鉴于上述原因,近年来,井中地震受到业内越来越多的关注.然而,井中地震震源能量弱,地层吸收衰减效应的影响强于地面地震.因此,需要发展针对性的井中地震衰减补偿偏移成像方法.本文基于Kelvin-Voigt模型推导新的振幅衰减和相位频散解耦的黏声波动方程,通过改进激发振幅成像条件,实现高效的井中三维地震黏声逆时偏移成像方法.此外,本文采用时变低通滤波器压制高波数噪声,提升黏声逆时偏移方法的稳定性.数值算例及实际资料应用表明,本文提出的井中三维黏声逆时偏移成像方法计算效率高、稳定性好,实用化潜力大.

低频振幅功能磁共振成像(fMRI)对评价首发精神分裂症患者静息状态下脑功能活动的临床价值

目的探讨低频振幅功能磁共振成像(fMRI)对首发精神分裂症患者静息状态下脑功能活动的评价效果。方法抽取我院2018年1月至2018年12月收治的76例首发精神分裂症患者为观察组研究对象,另设同期在我院接受治疗的76例健康人为对照组,于入组患者静息状态下,采用fMRI检测脑功能活动情况,并进行比较。结果观察组患者楔前叶、内侧前额叶、后扣带回和内侧前额叶低频振荡振幅(ALFF)下降,匡额回、辅助运动去和运动前区ALFF上升,与对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。结论fMRI评价首发精神分裂症效果明显,值得推广应用。

分振幅偏振成像相机标定方法研究

在分振幅偏振成像探测器标定过程中,针对标定系统引入的误差和探测器自身误差的超多影响因素的强耦合问题,提出采用一种非线性最小二乘拟合法,将探测器与标定系统的主要误差影响因素以未知参数的方式代入拟合方程中进行标定计算.在波段为532 nm的入射光源下,对标定后探测器的精度进行了验证.探测线偏振光的偏振角误差在0.2°以内,线偏振度误差在2.5%以内,探测左右旋圆偏振光的圆偏振度误差在3.5%以内,满足了天空偏振探测的应用.非线性最小二乘拟合法可以有效的标定分振幅偏振成像探测器.

透射槽波振幅衰减系数成像技术在工作面冲刷带探测中的应用

槽波透射技术是槽波地震勘探工程施工中最常用的方法,相较于其他物探方法,槽波探测技术利用的弹性波,大大降低的施工环境影响及铁磁干扰,探测成果可靠,在煤矿采掘工作中具有特别的实用价值。冲刷带是导致煤炭资源回采困难及煤矿安全事故的原因之一。本文采用槽波地震探测技术,在葫芦素煤矿21102工作面开展透射法探测,利用槽波振幅衰减系数成像技术得到的CT成像结果,查明了工作面内冲刷带的位置和影响范围,取得了良好的勘探效果,为工作面安全回采提供了可靠的依据。

逆时偏移成像条件研究

本世纪初高性能计算技术进步促进了逆时偏移技术的应用与发展.为解决逆时偏移存在的低频噪音等问题,可利用优化的角度域成像条件对成像进行改进;为实现真振幅逆时偏移,选择合适的成像条件也至关重要.根据不同的成像目的,有必要对逆时偏移使用的成像条件进行深入的分析.本文给出了逆时偏移的五类成像条件,并主要从噪音与振幅等方面对各种方法分别进行了分析说明,为逆时偏移的进一步应用提供方法对比.

Kirchh off型真振幅偏移与反偏移

对Kirchhoff型真振幅偏移和反偏移理论中的基本概念、基本假设和基本公式进行了简要的回顾和综合评述 ,并探讨了在今后发展中所面临的问题。从研究问题的出发点来看 ,已发表的真振幅成像理论与波动方程没有直接的关系。在数学上 ,加权绕射叠加和等时线叠加的表达方式具有多样性 ,真振幅加权函数具有多解性 ,这为真振幅偏移和反偏移的实现提供了多个途径。如果速度模型过于复杂 ,已发表的真振幅加权函数将在波场的焦散区失效。因此 ,在今后的研究中要探讨焦散区的加权函数计算问题。此外 ,要找寻最佳偏移孔径的快速估算方法 ,建立相应的预处理体系 ,并将现有的标量理论推广到矢量波场和各向异性介质。

一种利用先验信息的可见光域相干衍射成像方法

提出一种可见光域的相干衍射成像方法.该方法在待测样品面引入一个已知的标准物体作为先验信息,并通过控制激光光束的照明范围得到2幅不同输入信息下的衍射图.依据这2幅衍射图和已知的先验信息,使用本文提出的相位恢复算法,在计算机数值模拟和光学实验中重建待测样品的复振幅信息.该方法仅需2幅衍射图即可进行无透镜成像,因此其成像过程较为简便,具有一定的实用价值.

二维透射式Terahertz波时域谱成像研究

通过THz(Terahertz)波的相位信息和振幅信息来解析出样品某些可用于成像的参量;并且对THz波相位信息成像和振幅信息成像进行了比较.结果显示当样品对THz波的吸收比较小时,利用THz波的相位信息进行成像比通过振幅信息进行成像质量要好一些;时域谱峰值位置的漂移会对相位信息成像产生较大的影响.实验中发现输出光谱中出现了劈裂现象,即由输入的单峰变成了双峰.分析表明,这一现象是由样品内部厚度或折射率突变导致的,该现象可用于THz波轮廓成像研究.

利用ML振幅研究地壳横波Q值Ⅱ：Q横向变化特征

利用中国地震年报（1984-2004年）测定ML所用的54000余条区域地震最大振幅数据,采用二维层析成像方法反演中国大陆地壳介质品质因子Q0结构.反演结果表明,中国大陆地壳介质品质因子Q0平均为370,Q0横向变化量可达±200.在整个研究区解的分辨率能够达到3°×3°,大部分地区能够达到2°×2°.Q0的变化显示出与地质构造分区相关的特征：低衰减（高Q0值）异常区主要分布在塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯高原及华南地区,鄂尔多斯高原北部Q0值最高;高衰减异常区（低Q0值）主要分布在青藏高原以东的川滇地区、华北平原、渤海湾,最低Q0值在渤海湾地区,天山、祁连山和汾渭地堑Q0也呈较低异常变化.总体看来,构造上稳定的克拉通地台的介质品质因子Q0较高,而构造上活动的地区往往Q0较低,显现出区域的衰减变化特征与地壳结构和区域构造之间的密切关系.

中国东北及周边地区地壳横波衰减的成像研究

利用146个台站记录的中国地震年报及黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古四省地震台网观测报告的6371个近震46652条横波振幅与周期资料,采用二维层析成像方法反演东北地区地壳介质品质因子Q0空间分布图像.在绝大部分研究区都可达到2°×2°的分辨率.结果表明,东北及周边地区地壳介质品质因子Q0平均值为323,其Q0值分布及其所揭示的衰减变化特征与研究区的地表构造具有明显的相关性,如华北平原、松辽盆地和海拉尔平原等沉积层较厚的区域通常呈现为低Q0值;而燕山、太行、兴蒙褶皱带等沉积层薄或基岩出露的区域则呈现为相对高的Q0值.整个东北地区呈现高低衰减带相间分布.

日本上地壳S波衰减成像

地球介质的衰减特性可以从地震波中的频谱信息中获取,并且能够提供地球内部结构非均匀性的重要信息.与大量的速度结构研究相比,对衰减结构的研究却较少,且大多仅对日本群岛局部地区做研究.本文运用ML振幅层析成像技术反演获得了整个日本群岛上地壳的品质因子Q0值(1Hz时的Q值).计算中共利用了日本Hi-net台网971个台站记录到的5559个地震事件,超过60000条Sg波最大振幅-频率数据,并且满足震中距小于2°、震源深度小于10km.计算结果表明,低Q0值区域主要存在于日本群岛的中央火山带,与日本新生代以来的火山分布非常一致;同时,位于从神户到京都东北地区、以及四国岛东部等地的非火山区,断层密集,对应的Q0值也很低;另外,西太平洋俯冲海沟与日本群岛东海岸之间的区域也是低Q0值区,这说明高温、岩石强烈破碎、深厚的沉积物是造成地震波强烈衰减的主要原因.高Q0值主要分布在中央火山带前缘与日本东海岸之间.

基于归一化波场拆分互相关成像条件的叠前逆时偏移方法

本文基于高阶精度有限差分算法实现了声波方程叠前逆时偏移,并引入完全匹配层吸收边界来消除边界反射能量。基于模拟数据,通过对波场拆分互相关成像条件与震源能量归一化互相关成像条件进行分析,尝试结合两者分别在噪声消除以及改善成像振幅方面的优势对现有成像条件做进一步改进。通过模拟数据和实际资料的试处理,表明改进后的成像条件有效地消除了偏移噪声,同时获取的成像振幅能够提供相对于常规方法更为准确的界面反射系数信息。

静息态功能磁共振观察基底节区脑梗死后不同频段低频振幅变化

目的应用静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)技术探讨急性基底节区脑梗死患者在不同频段(经典频段:0.01~0.08 Hz;slow-4:0.027~0.073 Hz;slow-5:0.01~0.027 Hz)下低频振幅(ALFF)的改变。方法对13例急性基底节区脑梗死患者(脑梗死组)及14例对照组进行rs-fMRI扫描,比较在不同频段下两组间ALFF值的差别,并对存在显著差别的脑区ALFF值与美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分进行相关性分析。结果与对照组比较,在经典频段、slow-4频段下,脑梗死组的ALFF值显著增高区域为右侧额叶,显著降低区域为右侧小脑后叶;在slow-5频段下,ALFF值显著降低区域为右侧小脑后叶。在slow-5频段下,脑梗死组NIHSS评分与右侧小脑后叶的平均ALFF值呈负相关。结论基底节区脑梗死后右侧额叶及右侧小脑后叶脑区自发性神经元活动发生变化,右侧小脑后叶的自发性神经元活动与基底节区脑梗死功能损害存在相关性。

大同地区地壳横波衰减成像研究

运用大同地区2001—2014年,中小地震观测报告中的2 991个近震事件的24 016条S波最大振幅和周期资料,反演得到大同火山区及其附近区域的地壳衰减Q_0值空间分布图像。检测板实验结果显示,在射线分布较密集的地区,分辨率可以达到20′×20′。空间分布中,低Q_0值主要分布在大同盆地及控制盆地发育的主干断裂附近,大同火山区Q_0值最低。Q_0值强衰减现象反映出大同火山区地壳内部介质状态与周围构造的差异性。

煤层风氧化带的槽波响应特征及探测方法应用研究

为了研究煤层风氧化带的槽波响应特征,建立包含煤层风氧化带的工作面三维层状模型,对波场模拟结果进行分析,采用槽波速度和振幅衰减系数CT成像方法实现了对煤层风氧化带的探测,并在王洼二矿215041工作面开展现场实验。结果表明:煤层风氧化带的槽波响应特征为槽波速度与主频升高、振幅能量衰减,以速度和振幅衰减系数的槽波CT成像方法可以实现对煤层风氧化带的探测;现场实验中槽波振幅能量衰减系数CT成像方法准确率为93.3%,探测精度高于槽波速度CT成像方法。

观测系统对偏移振幅和偏移噪声的影响分析

成像空间采样的不连续性会造成目的层偏移振幅的不一致,采样的不均匀性还导致偏移噪声。观测系统优化设计的主要目的即是削弱这种振幅不一致和偏移噪声。基于塔里木盆地WN区块选用的12L4S320T观测系统,本文定量分析、对比了目的层埋深、目的层倾角、接收线数、线距、点距、观测方式及其他因素对偏移振幅和偏移噪声的影响:①地震道所处子区位置的不同其偏移成像效果存在较大差别;②较浅或大倾角目的层的振幅衰减和偏移噪声更明显;③宽方位采集仅在复杂构造区或存在各向异性时才具有成像优势;④减小炮线(点)距比减小接收线(点)距对成像效果改善显著;⑤正交、斜交、砖墙等三种观测方式在相同采集参数时成像效果无明显差别。

几种叠前逆时偏移成像条件的比较

叠前逆时偏移常用的成像条件主要有初至时成像条件、最大振幅到达时成像条件和互相关成像条件。初至时成像条件以成像网格点初至波的到达时间作为成像时间,计算速度快,适用于介质相对简单的情况。最大振幅到达时成像条件以成像网格点出现最大入射振幅的时间作为成像时间,选取能量最强的绕射波聚焦成像,提高了成像质量。互相关成像条件利用的是入射波和反射波的互相关,偏移前需要模拟整个放炮过程,计算量和存储量都很大,但能够充分利用全波场信息,可使各成像网格点多次成像,从而有效压制成像噪声。Marmousi模型叠前逆时偏移成像结果表明,互相关成像条件的抗噪性能优于初至时成像条件和最大振幅到达时成像条件,当偏移速度场足够准确时,互相关成像条件可以实现多次波成像。