基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113987412A(43)申请公布日2022.01.28(21)申请号202111165434.3(22)申请日2021.09.30(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区中南大学校本部(72)发明人郭振威李浩刘春明柳建新王博琛王浩(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283代理人黄志兴(51)Int.Cl.G06F17/16(2006.01)G06F17/15(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图8页(54)发明名称基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法(57)摘要本发明涉及一种基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，包括如下步骤：A)获取地震图像，基于模型向量m的粗糙度、与偏好模型向量m′的偏差度和实测数据与模型之间的差异建立反演的目标函数；B)基于结构张量，结合高斯差分算子得出反演结构张量矩阵；C)将该矩阵分解为两特征值和两正交的特征向量u和v，u和v分别为地震图像中强度值变化率最大和最小的方向；D)由特征值判定地震图像中的地质边界，计算与地质边界相邻的网格的特征向量v和其相对应的中心网格的特征向量v形成的夹角的余弦值的绝对值；E)对绝对值赋予调节系数并作为模型向量m的粗糙度的系数。本发明的识别方法能够提高传统海洋可控源电磁反演的模型分辨率。CN113987412ACN113987412A权利要求书1/2页1.一种基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，其特征在于，包括如下步骤：A)获取地震图像，并基于模型向量m的粗糙度、所述模型向量m与先验偏好模型中的偏好模型向量m′的偏差度以及实测数据与模型F(m)之间的差异建立反演的目标函数；B)基于结构张量，结合高斯差分算子得出反演结构张量矩阵；C)将所述反演结构张量矩阵分解为两个特征值以及特征向量u和特征向量v两个正交特征向量，其中所述特征向量u为所述地震图像中强度值变化率最大的方向，所述特征向量v为所述地震图像中强度值变化率最小的方向；D)根据所述特征值判定所述地震图像中的地质边界，并计算与所述地质边界相邻的网格的特征向量v和所述边界上与该网格相对应的中心网格的特征向量v所形成的夹角的余弦值的绝对值；E)将所述余弦值的绝对值作为所述模型向量m的粗糙度的系数，并对所述余弦值的绝对值赋予调节系数，以调节所述粗糙度在所述目标函数中的权重。2.根据权利要求1所述的基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，其特征在于，步骤A)中所述地震图像由对地下介质进行电磁勘探得出。3.根据权利要求2所述的基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，其特征在于，步骤A)中所述目标函数为：其中，为所述模型向量m的粗糙度，||P(m‑m)||2为所述模型向量m与先验偏好模型中的偏好模型向量m的偏差，μ‑1||W(d‑F(m))‑χ2||2表示所述实测数据d与模型F(m)及目标失配值X2之间的差异，W是数据协方差加权函数对角矩阵，μ‑1为平衡粗糙度和拟合差的拉格朗日乘子。4.根据权利要求1所述的基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，其特征在于，所述粗糙度能够利用非结构化网格离散为：其中，np为网格的总数，nb是每个网格的相邻网格的数量，该数量随中心网格编号i的变化而变化；Aj为第i个网格的第j个相邻网格的面积，Asum是第i个网格的所有相邻网格面积Aj之和。Δrij是编号为i的中心网格和相邻的第j个网格的距离大小，Δmii是编号为i的中心网格和相邻的第j个网格的模型相对差异大小。5.根据权利要求4所述的基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，其特征在于，步骤B)中的所述反演结构张量矩阵Sσ为：其中，*为卷积计算符，Gσ为所述高斯差分算子，Ix为所述地震图像中像素的强度值在水平方向上的梯度；Iy为所述像素的强度值在水平和竖直方向上的梯度，Sxy＝2CN113987412A权利要求书2/2页IxIy*Gσ，Sxy＝IxIy*Gσ，x表示像素在水平方向上的位置编号，y表示像素在竖直方向上的位置编号。6.根据权利要求5所述的基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，其特征在于，所述高斯差分算子Gσ为：其中，e为自然对数，σ为尺度变换因子。7.根据权利要求6所述的基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，其特征在于，所述反演结构张量矩阵Sσ的分解式如下：TTSσ＝λuuu+λvvv其中，uT为所述特征向量u的转置矩阵，vT为所述特征向量v的转置矩阵。8.根据权利要求7所述的基于图像结构张量引导的海洋可控源电磁反演方法，其特征在于，所述λu的值和所述λv的值均趋向于0时，所述像素处于所述地震图像中的平坦区；所述λu的值远大于0且所述λv的值趋向于0均时，所