Kirchhoff偏移法在探地雷达正演图像处理中的应用

本文首先通过对波动方程的分析,得出了声波波动方程和雷达波波动方程形式一致性,从而说明了把广泛应用在地震数据处理中的偏移技术引入到GPR资料处理中的可行性;其后说明了时域有限差分法(FDTD)的原理,并用它合成了几种常见的雷达正演剖面;最后利用Kirchhoff积分偏移法对正演所得的雷达剖面进行偏移处理,通过对比偏移处理前后的雷达正演剖面,可知Kirchhoff积分偏移法能使雷达正演剖面中的反射波的归位,绕射波收敛,从而大大地提高了雷达正演剖面的分辨率,更好地指导GPR剖面的地质解释和验证偏移方法的有效性.

基于F-K和Kirchhoff法的隧道衬砌双层钢筋偏移成像研究

针对隧道衬砌结构钢筋数量缺失与布置间距不合理等质量问题,基于探地雷达正演模拟试验,对隧道衬砌双层正对钢筋进行探测研究,分别采用F-K法和Kirchhoff法对钢筋检测图像进行偏移归位处理,探究钢筋回波信号偏移归位效果,比较两种偏移方法的优劣。结果表明:理想无噪声条件下,F-K法和Kirchhoff法能获取相同的偏移速度,并使衬砌双层钢筋回波信号准确归位,但由F-K偏移法得到的偏移图像信息熵更小,偏移效果更精确。含噪声情况下,F-K偏移法具有更强的抗噪性,能获取稳定有效的偏移速度,偏移处理后钢筋信号能量集中且易于识别。

不同偏移量追踪算法提取冰川流速的亚像素级精度比较

偏移量追踪技术不易失相关,是利用光学与SAR卫星影像监测冰川流速的主要手段。该技术通过互相关方法获得像素级偏移量,并通过插值算法达到亚像素级别。实地测量冰川流速不易获取,难以用于验证亚像素级算法精度,因此本文采用图像处理方法对其精度进行分析。本研究以格陵兰Petermann和Kangerlussuaq冰川为例,通过模拟实验设定偏移量场并生成模拟的偏移影像,将COSI-Corr、autoRIFT和ImGRAFT等偏移量追踪软件得到的结果与设定偏移量场对比,而后使用三次函数拟合判断是否存在系统误差,并通过拟合函数的反函数对其进行校正。结果表明COSI-Corr软件的偏移结果的亚像素级系统误差较小,而autoRIFT和ImGRAFT存在一定的亚像素级系统误差且与实验区无关。autoRIFT的亚像素级系统偏差最大,校正后其单方向RMSE平均提升了0.0054 pixels(px),提升率约为11%;而ImGRAFT(CCF-O)和ImGRAFT(NCC)的单方向RMSE平均分别提升了0.0014 px和0.0012 px,提升率较小。经校正后,autoRIFT精度最优,Petermann和Kangerlussuaq冰川区域的单方向综合精度分别为0.04 px和0.12 px;ImGRAFT(CCF-O)表现次之,不同实验条件下的单方向精度约为0.08 px;Im GRAFT (NCC)较差,Petermann和Kangerlussuaq冰川区域的单方向综合精度分别约为0.09 px和0.12 px。

基于响应面法的激光内送粉熔覆层顶点偏移量模型研究

以A304不锈钢作为基体,Fe313铁基粉末作为熔覆材料,以熔覆层熔道顶点偏移量作为评价目标,研究了激光功率、扫描速度、准直气压、基体倾斜角度以及它们的交互作用对熔道顶点偏移量的影响。研究结果表明:基体倾斜角度对熔道顶点偏移量的影响最大,其次是激光功率。熔道顶点偏移量随着基体倾斜角度的增大先增大后减小,随着激光功率的增加而逐渐增大。通过响应面法建立了激光功率、扫描速度、准直气压、基体倾斜角度与熔道顶点偏移量之间的数学模型。准直气压和基体倾斜角度对熔道顶点偏移量的交互影响显著、激光功率和基体倾斜角度对熔道顶点偏移量的交互影响显著。

剖析极值点偏移问题的处理方法

极值点偏移是指函数在极值点左右的增减速度不一样,导致函数图像不对称,极值点偏移问题常常出现在高考数学的压轴题中。这类题往往对思维要求较高,过程较为烦琐,计算量较大。解决极值点偏移问题,常见的有构造对称函数法和比值代换法,二者各有千秋,独具特色。

适于大规模数据的三维Kirchhoff积分法体偏移实现方案

为适应实际生产中对大规模三维工区数据处理的效果及效率的要求,提出了按三维成像体输出成像结果的3D Kirchhoff积分法偏移实现方案.将地震数据按共偏移距道集形式排放,每个共偏移距数据的偏移类似于一个3D叠后Kirchhoff积分偏移,极大地降低了对计算机内存和局部盘及I/O通讯率的要求.每个地震道的成像(输出等时面)在由炮检点连线定义的旋转坐标系中进行,更好地考虑了偏移孔径计算及反假频处理.同时兼顾了超大规模地震数据PSTM成像处理中内存需求量、I/O通讯问题、并行处理方案及效率优化的细节问题.并行计算用偏移距号和每个共偏移距数据体中的线号作为一级和二级索引进行任务分解,更适应当前计算机集群中计算节点比较多的情况.最后考虑了在基本不影响效率的前提下的断点保护处理方案.理论及实际数据测试结果说明了该方案的可行性,与商业软件的对比验证了该方案的优越性.在此较完善的实现方案基础上,可以容易地把更优越的积分类偏移方法迅速推向实用化.

隧道三维Kirchhoff偏移成像影响因素分析

Kirchhoff偏移成像法是目前最灵活、高效的三维叠前偏移方法,其不受观测系统的限制,计算效率高,不需要很精确的速度模型也能得到较精确的偏移成像结果。在这里采用有限差分法实现了三维复杂介质弹性波场数值模拟,设计有效的三维观测系统并生成模拟数据,进行偏移成像计算,并系统分析了速度模型、走时计算、数据主频、干扰噪声、地质体形态等因素,对偏移成像精度的影响情况。其分析对比结果,对隧道三维Kirchhoff偏移成像算法优化与外业施工具有指导意义,有利于提高三维地震反射波法超前地质预报的精度与准确度。

Kirchhoff积分时间偏移的两种走时计算及并行算法

走时计算的可行性在很大程度上决定了Kirchhoff积分法偏移的效果,而基于PC-Cluster的并行计算是实施叠前偏移数据计算量大的基本工具.本文针对这两个问题的研究,阐明两种旨在提高复杂情况叠前时间偏移聚焦能力的弯曲射线对称走时及非对称走时的计算方法,以及旨在提高叠前偏移计算效率的“数据并行”和“成像点并行”策略,并分别对其结果进行了对比分析.

角度域弹性波Kirchhoff叠前深度偏移速度分析方法

为提高地震成像结果的准确性并真实反映实际地震波场在介质中的传播特性,应该充分利用多分量地震数据的矢量特征进行弹性波成像,其中,最为棘手的问题是纵横波偏移速度场的确定,为此,本文提出了直接利用多分量地震数据进行弹性波角度域偏移速度分析的方法.基于空移成像条件的弹性波Kirchhoff偏移方程提取了弹性波局部偏移距域共成像点道集,通过Fourier域角度分解求得以纵波入射角为参数的弹性波角度域共成像点道集.利用提出的反射纵波和转换横波成像深度一致性准则,依据导出的弹性波角度域共成像点道集剩余时差方程分别对纵波、横波偏移速度进行了更新.在此基础上,实现了弹性波Kirchhoff叠前深度偏移速度分析.实例表明,本文提出的弹性波偏移速度分析方法具有可行性和可应用性.

基于Hadoop的Kirchhoff叠前时间偏移并行算法

为了适应大规模地震勘探海量数据快速处理的需求,本文深入分析了地震勘探数据处理中广泛应用的Kirchhoff叠前时间偏移方法,提出了一种利用Hadoop技术实现叠前时间偏移的并行算法;采用数据的两次分块和内存循环利用等技术,提高了Kirchhoff叠前时间偏移海量数据处理效率。实际数据的测试表明,基于Hadoop的叠前时间偏移算法的计算效率比MPI版本提高了6.7%,同时在大规模生产应用条件下(大规模工区和大规模集群系统)具有更高的稳定性、容错性和适应性。

叠前Kirchhoff积分偏移法纵横波振幅比剖面的提取与应用

利用叠前Kirchhoff积分偏移,研究了一种有效的求取振幅比剖面的方法,分析了振幅比剖面随参数变化的规律,并探讨了振幅比剖面的地质解释.对准噶尔盆地实际地震资料的处理和解释证实了振幅比剖面识别地层界面和岩性的有效性,从而增加了一种有效的地震处理解释的辅助手段.

基于Kirchhoff偏移/反偏移的随机噪声压制方法

不同于传统的信号域随机噪声压制方法,Kirchhoff叠前时间偏移/反偏移是一种基于地震数据映射的随机噪声压制方法。该方法一方面利用数据映射算子的共轭特性,保证了有效信号在偏移/反偏移处理后的良好恢复;另一方面利用偏移/反偏移过程中包含的叠加运算,达到了增强有效信号、压制随机噪声的目的。简要介绍了Kirchhoff偏移/反偏移算法的基本理论及其去噪原理,讨论分析了算法实现过程中偏移孔径、加权函数、反假频滤波因子等重要参数的选取。最后,通过模型数据的测试和实际资料的处理验证了Kirchhoff叠前时间偏移/反偏移叠前去噪方法的随机噪声压制效果。

Kirchhoff积分法叠前时间偏移技术在三江盆地XDLZ地区的应用

三江盆地前进坳陷XDLZ地区构造较复杂,以往开展的二维叠后时间偏移成像精度低和空间位置不够准确,为此进行了二维叠前时间偏移处理研究,分析了Kirchhoff积分法叠前时间偏移处理中关键环节技术参数(叠前去噪、振幅补偿、反褶积、静校正、均方根速度建模和偏移孔径选取)对研究区复杂构造成像的影响及处理技巧。通过叠前时间偏移和叠后时间偏移在该区的应用效果对比分析,Kirchhoff积分法叠前时间偏移处理结果包含地震信息更加丰富,深层复杂构造成像在同相轴的连续性和断层及断点空间位置更趋合理,成像相位和振幅误差较小,构造成图精度提高了约4%。

Kirchhoff积分法叠前深度偏移技术在孤岛地区的应用

潜山油气藏是胜利探区一种重要的油气藏类型,具有储集层发育、层系多、产能高等特点。但由于潜山地层经历了多期构造运动,往往多期断层交会切割,因而内幕结构非常复杂;同时埋深又比较大,这就使得常规地震剖面不能对潜山地层准确成像。以往的潜山油气藏勘探工作中的难点就在于构造的落实,Kirchhoff积分法叠前深度偏移技术正是在这种情况下发展起来的一项成像技术,它遵循波传播的Snell定律,借助于直接解程函方程的迎风有限差分三维旅行时计算方法,可以解决潜山复杂地层的成像问题。通过在孤岛地区的应用,取得了较好的效果。

基于CUDA的转换波Kirchhoff叠前时间偏移算法研究及实现

转换波叠前时间偏移计算量巨大、耗费时间长,影响了多波多分量地震数据的处理效率,也限制了转换波技术在生产上的应用规模。目前转换波叠前时间偏移主要采取CPU集群计算方式,但CPU集群存在功耗大、占用空间大和维护成本高等缺点,为缩短偏移计算耗时和降低计算成本,本文提出一种基于CUDA技术的转换波Kirchhoff叠前时间偏移并行算法。应用理论数据和实际转换波数据在CPU和GPU测试平台对算法进行了对比验证和性能分析,确认GPU并行算法计算速度可提高上百倍,是一种高效、低成本的方法。

基于两步扫描法的Kirchhoff时间最优偏移孔径

倾角域稳相菲涅尔带的确定依赖于预先设定的判别阈值,需要反复优选设定。在偏移过程中引入拉伸畸变校正因子和加权补偿因子,完成浅层拉伸畸变校正和深、浅层振幅均衡处理,得到高质量倾角道集;根据导出的2D菲涅尔带计算公式,以最佳叠加能量为判别准则,采用两步扫描法研究菲涅尔带影响因素——成像倾角和地震波主频,自适应地确定成像点处成像倾角及菲涅尔带范围,建立基于数据驱动的最优偏移孔径确定方法。常孔径和扫描孔径偏移结果局部对比和信噪比分析结果表明:基于两步扫描法的最优偏移孔径成像剖面中偏移噪声得到较好压制,信噪比提高7.37dB,地质构造成像更加清晰。基于两步扫描法的最优偏移孔径确定方法正确、有效,可提升叠前时间偏移成像质量。

考虑预设偏移值的多分支配电网故障定位方法

为减少线路参数不确定性对配电网线路故障定位结果的影响,提出一种考虑预设偏移值的多分支配电网故障定位方法。通过分析配电网线路中故障行波的传输特性,考虑预设故障点与真实故障点位置关系,定义线路端点的预设偏移值,建立了以预设故障点与行波波速为变量,总预设偏移值最小为目标的优化模型。利用灰狼优化算法下最小预设偏移值的求解原理,提出了预设故障位置与行波波速的选择方法,减少行波波速不确定性对配电网故障定位的影响,实现精确的故障定位。仿真结果表明,所提方法能够有效辨识故障支路和精确定位故障点,定位结果不易受线路参数不确定性的影响,有效提高了配电网故障定位的精度。

前震或广义前震识别的频谱偏移法在2023年10月24日肃北5.5级地震预测中的应用

基于青海和甘肃区域数字化测震台网记录的波形数据,计算2023年10月22日甘肃酒泉市肃北4.7级地震FFT频率谱,发现具有明显变窄且向低频端偏移的特征,优势频段集中在0~1.5 Hz。肃北4.7级地震2天后在震中7 km处发生了肃北5.5级地震,此次地震进一步验证了前震或广义前震识别的频谱偏移法的有效性,是一次地震预测实践中的成功震例。

自适应偏移孔径Kirchhoff保幅叠前时间偏移方法分析与应用

在复杂的地质构造地区,当地层倾角较大时,基于水平层状介质模型的水平叠加以及叠后时间偏移处理方法无法解决构造成像问题。自适应偏移孔径Kirchhoff保幅叠前时间偏移方法由于具有偏移效率高、偏移精度高、保幅性好的特点,因此常用该种偏移方法作为首选。在研究区采用自适应偏移孔径Kirchhoff这种叠前时间偏移方法取得了较好的效果,能够达到资料的预期处理精度。

基于改进Yolov5模型的纱筒余纱量检测方法

为实现针织圆纬机纱架上纱筒余纱量的实时检测,提出一种深度学习与传统图像处理相结合的检测方法。通过优化Yolov5的主干网络并加入Shuffle-Attention注意力机制,利用改进后模型在图像中检测并框出纱筒位置;然后利用透视变换、均值偏移、canny轮廓检测、闭操作等处理获取纱筒内外圆轮廓,设计基于梯度下降的圆拟合算法,拟合纱筒内外圆的轮廓,得到纱筒的内外圆半径;最后结合小孔成像的原理完成纱筒余纱量的测量。结果表明:改进后的Yolov5模型在纱筒检测精度上达到99.5%,检测速度可达20帧/s,同时模型参数减少至3.255×106可检测的最小纱筒余纱量为3 mm,当纱筒余纱量小于3 mm后,将其视为空筒,进行延时更换。本文算法拟合圆所花费时间是传统霍夫圆检测算法的1/4左右,因此可满足针织车间的实际应用需求。