基于交错网格Fourier伪谱微分矩阵算子的地震波场模拟GPU加速方案

作为高精度波形反演或逆时偏移的重要组成部分,地震波数值模拟对计算速度和效率提出了更高要求.GPU通用计算技术的产生及其内在数据并行性,为高效地震波数值模拟应用和研究得以有效开展奠定了基础.本文借助交错网格的Fourier伪谱微分矩阵算子和GPU上高效矩阵乘法,实现了复杂介质中地震波模拟的高效算法.数值试验表明,优化后的GPU计算相比CPU单核计算在大规模二维地震波场计算中获得至少100x以上的加速比.这对我们快速分析目标反射层在地震剖面中同相轴位置,制定优化采集方案具有重要意义.     

矢量地图空间信息度量及其变化分析方法

如何计算地图的空间信息含量是评价制图质量、地图综合算法以及实现空间信息有效传输的重要基础。论文在详细分析现有的空间信息度量方法的基础上,提出了一种空间信息度量的新方法。该方法分别从几何、专题、拓扑以及专题拓扑4个方面来度量地图空间信息。然后,提出利用膨胀和序贯膨胀形态学算子分析几何信息熵、专题信息熵、拓扑信息熵以及专题拓扑信息熵随地图符号影响范围不同而引起的变化。通过算例分析发现,利用Voronoi图计算得到的结果是论文方法的一个极值结果(即特例),并且该方法便于定量分析地图空间信息熵度量随符号影响范围(或大小)的变化情况。     

多色彩高空间分辨率遥感影像矢量边缘信息提取算法与应用

相对单波段灰度影像而言,多波段高空间分辨率遥感影像中可用于边缘检测的光谱信息更加丰富。鉴于Canny算子在灰度图像边缘检测中的优越性能,本文利用输出融合策略对其适用于高空间分辨率遥感影像矢量边缘检测作了改进。基于可视化开发平台VC++.NET,编程实现了福州市航拍的高空间分辨率遥感影像红绿蓝三个标准波段在RGB、IHS、Y IQ、YUV、C IELUV色彩空间中对各种地物矢量边缘信息的有效提取。对高空间分辨率遥感影像矢量边缘各分量的分析认为,由于波谱范围差异的影响,在上述色彩空间中不同地物类型边缘检测时响应程度具有显著的不同。本文研究结果表明,该算法参数设置和色彩空间选择对高空间分辨率遥感影像矢量边缘信息提取有较大的影响。     

双相介质地震波场数值模拟的迭积微分算子及其PML边界条件

将基于计算数学中Forsyte 广义正交多项式的迭积微分算子引入到地震波动方程的一阶速度--应力方程的空间微分运算中去,并采用时间错格有限差分算子替代传统的差分算子以匹配高精度的空间迭积微分算子,从而发展一种全新的地震波场正演模拟方法,来解决复杂非均匀介质模型中的波场传播问题.为了大幅衰减人工边界引起的反射,本文将完全匹配层(Perfectly Matched Layer,PML)吸收边界条件引入到所构建的方法中,以解决迭积微分算子法的边界问题.以二维波动方程为例,用迭积微分算子法实现了双相介质的地震波场正演模拟,模拟结果表明,双相介质模型较好地解释了含流体孔隙特性.同时也表明迭积微分算子法是一种非常实用、有效的数值模拟方法.     

库车坳陷复杂高陡构造地震成像研究

复杂构造地震成像主要取决于叠前地震数据品质、偏移速度可靠性和偏移算子成像精度. 库车坳陷异常复杂的近地表条件导致极低信噪比的地震采集数据. 该区逆冲推覆高陡构造刺穿盐体大面积分布, 盐层厚度变化大、顶底面形态复杂, 盐下断裂带破碎、小断块发育, 形成异常复杂的地震成像问题. 本文重点研究三个关键环节:(1)精细的叠前地震预处理研究: 根据该区地震地质复杂性和地震资料特征, 采用一些新的方法技术和技术组合从振幅与时移的大、中、小尺度变化三个层次来解决资料信噪比问题, 重建深部反射信号; (2)三级偏移速度分析研究:利用库车坳陷盐刺穿逆冲推覆构造建模理论及变速成图配套技术解决叠前时间偏移速度场时深转换问题,利用井约束低频速度地震迭代反演技术解决连井层速度场与偏移速度场的融合问题,实现从DMO速度分析、叠前时间偏移速度分析到叠前深度偏移速度分析的有机衔接,建立拓扑结构相对保持的叠前深度偏移速度模型;(3)基于退化Fourier偏移算子的半解析波动方程叠前时间和深度偏移研究, 极大地改善了地震偏移过程中高波数波的成像问题. 通过对库车坳陷大北、博孜、却勒、西秋4和西秋10等复杂高陡构造的叠前时间和深度偏移地震成像处理,取得了较好的应用效果.     

一种利用零交叉点理论的改进SIFT特征提取算法

提出了一种利用零交叉点特征提取的改进SIFT算子用于遥感影像的自动匹配.将图像几何特征引入到尺度空间探测中,获得了重复性更高、更稳定的特征.采用近景数码大旋角数码立体像对和低空航摄立体像对进行了算法测试.实验表明,改进后的SIFT算子应用于遥感影像自动匹配,在特征提取重复率、匹配正确点数、匹配正确率上均有明显提升.     

基于等价条件闭合差的VCE通用解析法

分析指出了现有方差-协方差分量估计(VCE)方法在计算效率与?2统计量统计性质两方面的固有缺陷。利用零空间算子消去概括平差模型中的参数向量,建立了等价条件平差模型。由此定义了等价条件闭合差(ECC),并导出了以ECC表示的?2统计量计算式。进而,基于等价条件闭合差与新构造的可逆方差分量模型提出了方差-协方差分量估计的通用解析法,简称为VCE-ECC法。同时,给出了对应四种基本平差模型的VCE-ECC法简化计算式。实例与仿真结果表明：VCE-ECC法与现有VCE方法的方差-协方差分量估计值在统计意义上无明显差异,并有效地克服了现有VCE方法的固有缺陷。     

低空遥感数字影像的点特征提取算子的比较

低空遥感是遥感影像数据获取的重要手段之一,点特征是最常用的影像特征,目前存在多种点特征提取算法.本文根据低空遥感数字影像的特点和实际应用中的要求,利用探测速度、适应性、提取效能三个特征提取算法的比较标准对常用的点特征提取算子进行了比较.为针对不同特点的低空遥感数字影像,选择某点特征提取算法提供依据.     

共轭面状特征的快速提取与遥感影像精确配准

使用数学形态学的"膨胀算子"对影像进行预处理,提出了一种改进的基于高斯拉普拉斯算子的面状特征提取和细化方法,并利用边界代数快速标注边界封闭的面状特征。在提取面状特征的基础上,利用奇异值分解算法,实现了基于面状质心的遥感影像匹配,进而完成精确配准。实验结果表明,与传统方法相比,此方法在速度与准确度上具有明显优势。     

改进遗传算法及其在抗差估计中的应用

针对抗差估计的选权迭代法(IRLS)对迭代初值敏感的问题,提出了将抗差估计问题看作求全局最优化问题,利用具有全局收敛性和局部搜索能力的遗传算法(GA)进行求解;并对遗传算法的变异算子步长进行改进.最后通过实例验算,证明了GA抗差估计法的有效性和优越性.