地震层析成象

地震层析成象(Seismic tomography)是用地震波描述地球内部复杂的、不均匀的速度和/或衰减结构之图象的技术,它可以使用天然震源(地震)和人工震源(爆破和振动)的地震波。“Tomography”一词为医学家所创,来源于“tomograph”(即“切片图”)——一种受检病人身体某部分的高分辨率二维X射线图象。若干相邻切片图叠加在一起即可得到病体的三维图象,以辨认肿瘤或其它病变。地震层析成象与医学的层析成象有很强的相似性,二者都有来自多源的大量交叉射线从不同方向穿透物体,并被一组接收器所接收。就目前的技术发展水平,地震层析成象是用波速的变化来产生物体的图象,而医学层析成象(或称之为计算机辅助层面成象,或CT扫描)则是由X射线衰减的变化得到的。     

给地球作CT的方法

60年代计算机的广泛应用,大大更新了许多传统学科的面貌。例如,计算机技术与传统的医用X射线摄影术相结合,出现了“X射线断层扫描术”,俗称CT。这一技术的基本内容是,对于一个二维原函数,可由其不同方向的线性积分形成投影函数族,利用实测的投影函数来恢复原函数并以图象的形式输出。它的理论基础是Radon变换。发明这一技术的英国科学家G·N·汉斯菲尔德因此而荣获1979年度诺贝尔生理学及医学奖。与这一技术相类似,美国斯坦福大学教授克拉鲍把计算机技术与地震勘探方法相结合,提出了与CT相类似的“有限差分法地震偏移成象技术”。这种方法的基本点是,利用人工地震造成的反射波从不同地层反射时,到达观测点时间先后的不同以及强度的不同,用计算机处理这些信息,就能得到地下不同间断面处的地质构造图象,从而使人们对地球深处的情况有更细微的了解。因此,这种新方法在短短的几年中速迅取代了沿用了几十年的经典方法。我国于1978年也引进了这项新技术。     

CT理论及应用研究会章程

一、宗旨鉴于CT(Computerized Tomography,计算机层析成象技术、在科学和技术上的重大意义,日益为北京和中国学术界许多人所认识。为了在中国迅速推进CT理论与技术的研究和应用,及时交流有关的研究讯息与成果,以使我国能在短期内赶上国际先进水平,促进四化建设为中国人民服务。     

公众对美国东部地震与断层的误解:这是我们的错吗?

在过去几十年中 ,如果说我们对美国东部的地震过程有什么认识的话 ,那就是这个地区的断层与地震之间的关系不是那么简单。大概每个月都会有人向我打听其住宅附近 ,或他们听说的穿过较大的东部城市的特殊“地震断层”的情况。每当东部地区发生地震 ,总会有人问我 :“离我们最近的断层在哪里 ?”不论我怎么努力使人们相信 ,距地质上已标绘的最近的断层之间的距离并不是最重要的问题 ,但他们通常还是不相信。我们有非常充分的理由相信 ,地震学家们最近对东部给定场地的给定地面运动水平进行概率评估 ,比“寻找最近的断层”要重要得多。那么 ,为…     

利用模型试验研究井间地震CT成像

随着科学技术的迅速发展,对图象处理的要求越来越高,因而各种图象处理技术应运而生,CT(computcrized Tomography)技术就是其中极为有效的方法之一。在医学上的X射线CT成象技术已取得了很大的发展,而将CT成象技术应用于地球参数的反演成像只是近几年才受到人们的普遍关注,虽然利用CT直接成像进行地震反演取得了一定的成果,但是利用CT技术实现地球参数的直接成象还面临着一定的困难。本文试图应用医学上的超声CT成象技术,作数学和物理模型的地球物理CT成象,寻求地球物理CT成象提高精度和分辩率的途径,探讨关于地震层析成象应用的影响因素和限制条件,当然,由于地球物理反演的复杂性和特殊性,必须把医学CT与基本的地球物理方法结合起来这样,才能充分发挥CT技术的作用。我们对井间地震数据进行地震层析成象研究,这主要是由于井间地震学的研究目前已成为一个有意义的研究课题,与传统的反射地震学相比,它有以下特点: (1) 井中震源和井中检波器可以避免地表风化层,减少高频信号的损失,为提高分辩率打下了物理基础。 (2) 井间地震可以把震源和检波器的排列直接布置在目标层的附近,避免了波在从地面到目标标层漫长的往返传播中所受的损失。这也可以使接收到的地震信号能保留更高频率的有效成分。 (3) 井间地震是从不同的角度来探测目标,可利用直接透射波,这就有可能探测目标的低频成分,并对目标层内的速度分布进行成象,这是地表反射地震学所不能比拟的。     

我国七五期间CT研究在地震层析成象方面的进展与今后的展望

本文所涉及的“地震层析成象技术”是在广义上理解的,其内容有:一)地震波速度V或速度的微扰动δ_v的空间层析成象,地震波品质因数Q值或Q值的微扰动δ_Q的空间层析成象;二)与地震监测预报有关的地球物理涉及震源状况有关的成象技术;     

衍射CT技术和多源全息成象技术的比较研究

在本文中,我们从理论上比较研究了衍射CT技术和多源全息成象技术,讨论了在弱不均匀介质中多源全息成象技术失真的根源,推导出二维多源全息图象重建的快速算法,利用这些算法和计算机产生的非Born近似的正演数据,系统地研究了异常体的尺寸、异常程度的大小和数据采集方式对重建图象的影响.并且把它与衍射CT重建图象作了数值上的比较,所得到的许多结果（见正文结论部分）对于衍射地震CT技术和多源全息成象技术在生产中的应用有着指导意义.     

第四届全国CT理论与应用研究学术讨论会在北师大召开

1990年6月29日在北京师范大学召开了“第四届全国CT理论与应用研究学术讨论会”,出席本届学术年会的有来自北京,长春,上海,武汉,昆明,安徽,河北,江苏等地的65位从事于计算机层析成象技术的教授、学者、专家、研究生参加,共有论文50篇涉及CT技术的数学理论、广义拉东变换的新研究成果;地震层析图象技术的新成果,医学上介入     

从CT断面图象重建人体器官的三维形状

计算机层析成象技术(Computcrizcd Tomography)所得到的图象是二维的,不易理解三维器官的形状.因此,从CT断而图象重建人体器官的三维形状成为计算机图象处理领域的十分有意义的课题.我们对三维重建的全过程,包括CT图象的输入、分割、轮廓跟踪、多边形拟合、断而间插值及三维显示等步骤进行了研究,并提出一种断面间轮廓插值的快速有效的方法.     

双能CT的基本原理、应用和未来展望(英文)

断层影像(CT)的图像对比度与扫描所用的X光源能谱分布有很大关系。传统CT使用具有能谱分布的一个光源进行成像,有时会出现信息模糊致使两种不同材料在CT图像上完全相同。双能CT使用两个不同分布的能谱对物体进行成像,能够消除单能谱情况下的信息模糊。虽然双能CT的基本概念由来已久,但最近商业系统的出现使双能CT迅速成为一个热点。我们首先概述了双能CT的基本物理原理和双能信号处理方法,包括促使双能CT进入现代医学成像的关键技术。其次,双能CT的应用已非常广泛,本文从其在临床应用角度进行了详细介绍使读者有所了解。最后,我们简要探讨了当前的两个技术发展领域:光子技术探测器和技术合成CT。     

正则化Kaczmarz算法在页岩纳米CT重构中的应用

利用X射线计算机断层成像（CT）方法对页岩的扫描成像是一种无损的,对研究页岩微纳孔隙结构有重要意义的方法.传统的CT重构通常使用的是显式的滤波反投影（Filtered Back Projection,FBP）方法,该算法具有较快的成像速度,但常伴随有伪影或不稳定等情况.对于纳米CT而言,可以通过迭代优化的方法对投影数据进行成像,传统的迭代成像有收敛速度慢导致的计算时间长等缺点.Kaczmarz算法作为一种重要的代数重建技术（ART）,由于其几何意义明显,操作容易等优点,在CT重构中起着重要的作用,我们可以通过块状迭代或随机迭代的方式对其收敛速度进行改进.对于所求解问题的不适定性,代数重建过程中需要引入正则化的技巧来改善解的稳定性.本文根据实际问题的需要,使用页岩数值模型,验证了正则化Kaczmarz方法的有效性,并对重庆漆辽龙马溪组页岩样品的实际数据进行了处理,得到了较好的效果.     

首台国产螺旋CT的研制

九十年代出现了螺旋CT并得到迅速发展,其滑环数据传输技术和螺旋插值软件使扫描速度得到大幅度提高,为CT辅助临床诊断开辟了新的领域。我们从1998年至今,利用已有CT产品的经验和自己的开发力量,研制并生产了我国第一台医用螺旋CT,迄今已有两台在用户医院安装。我们基于低压滑环的螺旋CT具有1秒完全扫描、5秒建象、三维成象等较高的性能指标和较低的价格。总体性能达到国际市场中档CT的水平,填补了国内空白。     

南京工学院成象技术研究进展

南京工学院CT成象技术的研究是从1982年初开始的。在韦钰教授等中年教师的带领下,开始了CT成象方面的理论和实验研究。1982年申请了中国科学院自然科学基金,非几何光学学成象理论的研究,当年12月,就做出了国内第一张微波CT图象,虽然CT成象的传动装置很原始,但是经过实验人员仔细认真的测试,克服了泄漏场干扰等难点,做出一张清晰的鸭     

断层土壤气CO2含量快速测定法关键问题探讨

为了提高断层土壤气CO2含量观测数据的映震效能,从测点选择、装置布设、观测方法、辅助测项4个方面对断层土壤气CO2含量快速测定法的关键问题做了全面研究,得出结论：（1）断层土壤气CO2含量测点应选择在活动断层破裂带上或紧邻破裂带的敏感地带,在测点选择时应结合地质资料和钻孔资料对预选址的地下岩石结构及其破裂程度进行研究或有效探测,不宜仅为了观测方便在现有地震台站随便选址;（2）断层土壤气CO2含量快速测定法的装置要尽可能布设得深人地下,至少应使测定孔深度超过地表以下0．5m,最好能够选择深人地表以下2．0m以上的深度,以尽量减少或不受地表生物层的影响,但在装置布设时也要充分考虑地下水位的变化情况;（3）在使用断层土壤气CO2含量快速测定法观测CO2含量变化的过程中应努力消除人为因素的影响,避免主观随意性,特别是应将CO2含量快速测定管放置到靠近测定孔的孔底位置,快速测定管底部开口应尽量保持一致且要使开口口径最大化,避免快速测定管触底;（4）测定孔内温度与断层土壤气CO2含量变化呈正相关,降雨量对断层土壤气CO2含量测值有负面的影响,同步进行测定孔内温度和降雨量辅助观测是必须的。鉴于气压变化与断层土壤气CO2含量变化有较强的负相关,建议在机理上进一步研究其影响,同时还应引入湿度作为断层土壤气CO2含量观测的辅助测项。     

一种工业CT的短裂纹群扩展检测新方法

常规无损检测方法难以对构件内部短裂纹的启裂和扩展过程进行有效的监测。工业用计算机断层成象(ICT)作为一种先进的无损检测手段,有着其它常规无损检测方法所无法比拟的独特的优越性。本文采用近年来在工业CT和疲劳断裂研究方面取得的最新成果,提出一种基于图像密度场的疲劳短裂纹扩展监测新方法。实验证明,该检测方法能得到更为准确的寿命预测精度。     

基于CT数据的二次曲面拟合算法研究

二次曲面工件在工业中比较常见,为测量物体内部的二次曲面,本文采用工业计算机断层成像（CT）技术获取物体的断层图像序列,利用U-net图像分割网络获得断层图像上的目标区域,对分割结果的边缘进行检测和曲线拟合并堆叠成三维点集,通过曲面拟合获取物体曲面的三维空间坐标信息。研究结果表明,本文的方法能够有效地实现边界提取和界面参数的拟合工作,拟合误差在1%以内,相比传统方法有较大改进。     

全景PET/CT的研究进展及轴向视场的新突破

正电子发射计算机断层成像技术（PET）是一种基于功能改变的显像技术,能够通过特定的示踪剂在体内的分布特点来反映体内某方面的功能代谢水平。近年来,PET诊断得到了越来越多的临床认可,其显像系统也发展迅速,多种功能PET仪器相继推出,2017年国内推出了全球首台全景动态扫描PET/CT（轴向视场为196.6 cm）。本文将对近年来PET/CT的技术发展和全景动态扫描PET/CT研究突破进行相关综述。      

工业CT技术在地球科学中的应用

工业CT作为计算机断层成像（CT）发展至今的一个重要分支,得益于其分辨率高、可重复、探测范围广等优势,在航空航天、军事工业、地质分析等多个领域得到了广泛应用。本文在深入调研国内外工业CT技术研究现状的基础上,综述了在地球科学领域中的3种典型工业CT技术（地震波CT、电阻率CT、电磁波CT）以及多种物探方法组合而成的综合物探方法,重点介绍工业CT在孔隙研究、天然气水合物研究、构建数字岩心和二氧化碳地质利用与封存方面的最新应用。同时,总结工业CT在地球科学领域中的发展趋势。     

多频合成全息探测成象

本文分两个部分。第一部分从理论上探讨了全息成象应用于探测时的特点,提出了“全息探测成象”的概念。指出对地层介质使用弹性波或电磁波时,关键问题是纵向分辨力低。作者从信息论和天线阵理论的观点探讨了单频全息成象,研究全息成象和相关检测、匹配滤波以及相控阵之间的联系,提出了多频合成全息探测成象作为解决纵向分辨力的一个方法。探讨了它的原理,指出了它和“脉冲全息成象”的关系,导出了纵向分辨力公式,并给出了二维理论模型计算的结果,以说明方法的可行性和应用前景。 第二部分为实验部分,叙述了多频合成微波全息探测成象的试验。采用二维干涉型全息图做了简单模型的水槽试验,由计算机成象的结果证实了多频合成法的高分辨力和良好的成象质量。     

地震层析成象技术在测井和地面反射资料集中的应用研究

本文以射线的折射和反射定律为基础,采用阻尼最小二乘法（在CT技术中,常称为SIRT算法）和单井单侧多偏移距的反射资料以及地面反射资料,研究反射波层析成象技术对二维弯曲界面的成层结构进行重构的情况。数字模拟试验表明,本文提出的逐层成象方法对透镜体和尖灭地层的成象颇为有效,反演结果对误差扰动是稳定的。 本文所述的成象方法及处理技术可推广到只用地面反射资料进行地层重构的情形。