特征法视觉SLAM逆深度滤波的三维重建

针对现有特征法视觉SLAM只能重建稀疏点云、非关键帧对地图点深度估计无贡献等问题,本文提出一种特征法视觉SLAM逆深度滤波的三维重建方法,可利用视频序列影像实时、增量式地构建相对稠密的场景结构.具体来说,设计了一种基于运动模型的关键帧追踪流程,能够提供精确的相对位姿关系;采用一种基于概率分布的逆深度滤波器,地图点通过多帧信息累积、更新得到,而不再由两帧三角化直接获取;提出一种基于特征法与直接法的后端混合优化框架,以及基于平差约束的地图点筛选策略,可以准确、高效解算相机位姿与场景结构.试验结果表明,与现有方法相比,本文方法具有更高的计算效率和位姿估计精度,而且能够重建出全局一致的较稠密点云地图.

非合作航天器逆深度参数化姿态估计

为了实现对空间失效卫星、空间碎片等非合作目标,尤其是具有自旋运动特性的目标进行在轨服务或者离轨清除,需要精确完成追踪飞行器与目标飞行器之间的相对姿态测量。首先,以逆深度参数化表示相机在世界坐标系下的坐标值、高低角、方位角和深度信息,可以有效解决小视差情况下的单目视觉姿态估计。其次,建立了相机相对于非合作目标的运动模型和测量模型。最后,基于单点随机抽样和扩展卡尔曼滤波实现了相机和目标之间的相对运动姿态估计。实验结果表明:对于三轴稳定目标,接近过程中姿态测量精度约为0.5°;对于匀速慢旋目标,相对角度误差约为3.5%,平均角速度误差约为0.1°/s。可以满足工程上空间非合作目标相对姿态测量的使用需求。

基于逆深度滤波的双目折反射全景相机动态SLAM系统

为了在复杂的动态环境下能够准确地估计折反射全景相机的位姿,提出一种基于逆深度滤波的双目折反射全景相机动态SLAM系统。分析了双目折反射全景相机系统,在球面进行三角化计算出空间点的深度信息。采用一种基于贝叶斯滤波的逆深度滤波器,对动态地图点进行剔除,只使用静态地图点对折反射全景相机进行位姿估计,可以在动态环境下得到精确的相机位姿估计结果。分别在低动态环境和高动态环境下进行了实验,实验结果表明,在高动态环境中,传统的SLAM系统计算的轨迹出现漂移,而基于逆深度滤波的双目折反射全景相机动态SLAM系统始终可以稳定运行。所提方法在两段高动态环境下的绝对轨迹误差的均方根误差分别为0.52 m和0.56 m,精度比传统的全景SLAM系统提升了96.35%。

两种声波方程的叠前逆时深度偏移及比较

本文分别从双程声波方程和任意广角声波方程出发,推导了地震波逆时传播的高阶有限差分格式,给出了逆时偏移的稳定性条件、边界条件与成像条件的计算方法,实现了这两种声波方程在二维各向同性介质中的逆时偏移。上述两种方程对理论数据的偏移结果表明:双程声波方程的逆时偏移无倾角限制,但层间反射会严重影响偏移剖面质量,而任意广角声波方程则可消除层间反射的影响,得到较好的成像效果。

叠前弹性波逆时深度偏移及波场分离技术探讨

这里探讨了Sun和McMechan提出的叠前弹性波标量逆时深度偏移方法,即在地表附近,对地表接收到的弹性波波场分量进行波场逆时延拓,然后分别对在波场延拓过程中通过波场分离得到的纯纵、横波反射波场进行偏移。在模型中,每个网格点的纵、横波成像时间,为震源到该网格点的纵波初至时间。利用纵波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对反射纵波进行逆时延拓和成像,利用横波速度模型和声波传播方程的有限差分解,对转换横波进行逆时延拓和成像,并在偏移前进行极性校正。然后,在Sun和McMechan偏移成像方法的基础上,提出了直接偏移成像方法,即对地表接收到的弹性波波场分量在整个模型范围内进行波场逆时延拓。在波场延拓过程中,对符合成像条件的网格点进行波场分离、偏移成像和转换波极性校正。最后,通过数值模拟对二种偏移成像方法的结果进行了比较。

基于逆深度自适应加权的多视图三角化方法

在已知图像观测值和相机内外参数的多视图三角化中,由于观测噪声的存在,导致中点法和L2反投影标准法分别在三角化精度和效率上存在不足。因此,提出了一种基于逆深度自适应加权的多视图三角化方法。首先,通过构建待估计空间三维点在多视图环境下的逆深度模型,赋予不同视点下观测误差对应的自适应权重。然后,确定多视图三角化近似角度误差的无偏估计模型。最后,利用固定点迭代快速求解代价函数。在仿真和实际数据集上的实验结果表明,本方法能很好地平衡多视图三角化的精度和效率,且在不同噪声情况下的重建精度和迭代次数有较强的鲁棒性。

非零偏VSP弹性波叠前逆时深度偏移技术探讨

非零偏VSP地震资料是一种多分量资料,处理非零偏VSP资料,弹性波叠前逆时深度偏移技术无疑是最适合的处理技术.本文从二维各向同性介质的弹性波波动方程出发,研究了对非零偏VSP资料进行叠前逆时深度偏移的偏移算法,讨论了逆时传播过程中的边值问题和数值频散问题及其相应的解决方案;采用求解程函方程计算得到地下各点的地震波初至时间作为成像时间,实现了非零偏VSP资料的叠前逆时深度偏移.最后进行了模型试算和非零偏VSP地震资料的试处理,结果表明该方法不受地层倾角限制,较适用于高陡构造地区或介质横向速度变化较大地区的非零偏VSP地震资料处理.

弹性波叠前逆时深度偏移技术及其应用

研究了二维各向同性介质中两分量记录的基于弹性波标量波动方程的叠前逆时深度偏移方法。从弹性波波动方程出发,推导各向同性介质中弹性波逆时深度偏移技术中相关算法,并探讨其中有关问题的解决方案,实现二维多分量资料的叠前逆时深度偏移,最后进行模型试算和实际资料试处理。结果表明,叠前逆时深度偏移方法不受地层倾角限制,较适用于高陡构造地区或介质横向速度变化较大地区的多分量地震资料处理。

各向异性弹性波叠后逆时深度偏移

大量数据表明地下岩层的地震各向异性是普遍存在的。然而在常规偏移中,通常视地下介质为各向同性介质,这必然导致一定的误差。研究了各向异性弹性波的有限元逆时延拓算法及有关人工吸收边界条件等问题,实现了各向异性弹性波有限元逆时深度偏移系统。2个理论模型的自激自收资料实算表明,该系统能够清晰准确地进行偏移成像。另外,对这两个模型资料的各向同性偏移证实,常规各向同性偏移剖面上存在较大误差。

叠前逆时深度偏移低频噪声压制策略研究

低波数噪音严重影响了逆时偏移的成像质量,选择合适的低波数噪音压制方法是进行逆时偏移时必然涉及到的一个重要方面.本文首先详细分析了逆时偏移中低波数噪音产生的本质原因,然后根据噪音的产生机制对目前各类低波数噪音压制方法进行了分析和归类:第一类低波数噪音压制策略的核心是在构建波场中避免发生背向反射;第二类低波数噪音压制策略的核心是进行选择性成像.最后通过对压噪方法进行合理的选择和搭配,构建了在不同实现条件和成像需求情况下逆时偏移去噪方法的最佳抉择策略.结合数值算例对几种压噪方案进行了测试和比较,实例表明了对噪音压制方法进行合理的搭配可以获得高信噪比逆时偏移成像结果.

逆时叠前深度偏移在复杂构造带勘探中的应用

海拉尔盆地贝尔断陷构造复杂、断裂发育,储层横向变化非均质性强。针对复杂断块构造成像困难的问题,从逆时深度偏移的原理和实现过程入手,分析了精细速度地质建模及偏移孔径、偏移频率对复杂构造成像效果的影响程度,给出了贝尔断陷贝中复杂构造带三维地震资料逆时叠前深度偏移处理结果。叠前时间偏移与逆时深度偏移资料的对比结果表明,逆时深度偏移技术能够满足构造精细解释和勘探生产的地质需求。

多分量资料波动方程叠前逆时深度偏移技术

多分量资料具有丰富的地震信息,这些信息大大减少了储层预测、裂缝预测等的多解性,而多分量逆时深度偏移剖面除了能提供有效的横波属性信息之外,还能在"深度一致"原则的前提下与纵波剖面进行有效的层位对比,解决时间域纵横波层位无法准确对比的难题。因此,开展多分量叠前逆时偏移成像技术研究,减少油气预测的多解性和解决纵横波层位对比的"瓶颈"具有重要的实际意义。本文从波动方程出发,引入了弹性波逆时延拓的高阶有限差分格式,通过互相关成像条件,实现了多分量资料的叠前逆时偏移。

声波和弹性波叠后逆时深度偏移

对比声波和弹性波叠后逆时深度偏移的成像效果,从计算波动理论出发,采用凹陷模型制作了基于爆炸反射界面原理的零偏移距剖面。并根据零时间逆时成像条件,制作了较高精度的声波、弹性波叠后逆时成像剖面。逆时延拓数值试算表明,采用两种方法均能恢复出准确的地质界面,其中声波在倾斜界面情况下与实际地质模型有所偏移,没有准确实现地震波场归位;而弹性波垂直分量得到了准确成像,倾斜界面清晰,而且垂直分量直接显示出断点和倾斜界面位置,弥补了声波深度成像的不足。

逆锑深度净化工艺中添加CuSO_4的除钴效果研究

针对逆锑深度净化工艺中添加CuSO_4的除钴效果进行单因素试验研究和综合分析,并在生产中得到进一步验证,为今后净液工序的过程控制和工艺调整提供方向和参考。

逆时深度偏移处理技术在塔里木盆地塔北牙哈地区三维地震资料处理中的应用

逆时深度偏移有别于单程波方程的波场延拓,是双程波波动方程的波场延拓,避免了上、下行波的分离处理,是较为准确的成像算法,且不受偏移倾角的限制,并能实现回转波和多次波成像。逆时深度偏移处理技术的关键是正演子波选取、偏移速度场的建立及偏移孔径的确定等。通过在塔里木盆地塔北牙哈地区三维地震资料中采用逆时深度偏移处理技术,提高了资料信噪比及断层和构造偏移精度,为该区断裂展布和构造圈闭落实奠定了良好的地震资料基础。

高阶交错网格有限差分法弹性波叠前逆时深度偏移

为了更好地研究复杂构造和速度分布条件下地震资料的精确成像方法,采用高阶交错网格有限差分法推导了各向同性介质弹性波动方程逆时偏移方程,给出计算所需的稳定性条件、多分量叠前逆时成像原理、吸收边界条件等,提出采用内插旅行时作为多分量记录叠前逆时成像条件,并对倾斜界面模型进行逆时偏移成像试验。偏移结果表明,该方法能够有效地处理复杂条件下的各向同性介质联合弹性波偏移成像问题,使地表接收到的复杂多波多分量弹性波场实现准确归位,理论模型中的倾斜截面和水平界面特征成像均较清晰准确。因此,该方法可为多分量资料叠前成像问题提供参考。

各向异性弹性波高阶有限差分法叠前逆时深度偏移

采用高阶交错网格有限差分法算子构建了各向异性介质多分量弹性波动方程的高精度正演模拟和叠前逆时深度偏移的数值离散方程,在正演过程中采用最大绝对振幅能量法实现各向异性介质多分量初至旅行时的计算,并以此作为多分量双程弹性波叠前逆时成像条件,同时给出计算所需的稳定性条件、多分量叠前逆时成像的基本原理、吸收边界条件等,采用凹陷模型合成了共炮点道集,并进行多分量双程各向异性弹性波叠前逆时成像研究,并与对正演炮集进行多分量各向同性叠前逆时成像结果进行对比。计算结果表明,考虑了各向异性弹性波场的矢量特性,能够更为准确地实现叠前多分量弹性波场的成像问题,使地质层位中的断层、断点等复杂目标成像更加清晰准确,并且偏移成像精度较高,因此开展各向异性叠前逆时成像可为当前高精度岩性地震勘探提供方法指导。

复杂介质高精度地震波正演和叠后逆时深度偏移

为了满足精细化地震勘探的要求,实现高精度地震波正演模拟和偏移成像,推导了高阶交错网格有限差分法地震波动方程正向外推和逆时延拓的计算公式,并给出计算所需的叠后逆时成像条件、稳定性条件和吸收边界条件。以复杂含孔洞介质模型为例,制作了不同主频情况下地震波零偏移距剖面和叠后逆时深度偏移剖面。计算结果表明,正演和逆时偏移剖面精度高,边界吸收效果好,其中低频地震勘探只能反映宏观的地质构造特征,对地层细节的刻画能力较差,而通过提高地震勘探主频,可以提高地震资料的分辨率,并准确刻画地层的变化规律和细节特征,从而能够有效指导地震资料数字处理。

面向室内场景的改进MSCKF视觉-惯性里程计算法

搭载高帧率传感器的载体在室内快速运动时,其使用的视觉惯性里程计(VIO)算法存在计算负载高和定位精度下降等问题。针对此问题提出一种面向室内场景的改进多状态约束卡尔曼滤波器的VIO算法。首先,基于梯度和特征值对特征点检测结果进行约束,提高特征点的提取质量进而提升算法的位姿估计精度;然后,使用一维逆深度参数化地图点进行状态增广,降低算法的计算复杂度以提高系统处理速度;最后,分别在公开数据集EuRoC与真实场景下进行了实验,从算法的轨迹估计精度、处理时间以及CPU使用占比率方面对所提算法进行了全面评估。实验结果表明,相较于S-MSCKF、VINS-Mono和PL-VIO三种主流VIO方法,所提算法的定位精度至少提升了19.18%,在确保精度的同时拥有较低的处理时间和CPU占有率,保证了系统的实时性。

海量地震数据叠前逆时偏移的多GPU联合并行计算策略

叠前逆时深度偏移(Pre-stack Reverse-time Depth Migration,RTM)是一种全波场成像方法。由于其实现过程存在着存储量、计算量庞大以及成像噪声等问题,难以适应实际生产的需求,使得该方法一直没有在工业界得到广泛的应用。采用震源波场重构的策略降低了存储需求;针对其计算量巨大的问题,利用了图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)进行并行计算,并与中央处理器(Central Processing Unit,CPU)结合实现协同并行处理;同时采用GPU多卡联合策略解决GPU显存不足的瓶颈。实际资料试验处理结果表明,上述技术措施能够在保证RTM高精度成像优势的基础上极大地提高计算效率,为应用RTM处理海量地震数据提供了良好的技术支持。