磁化率反演方法及装置与流程

技术特征：
1.一种磁化率反演方法，其特征在于，包括：获取全张量磁梯度数据；根据所述全张量磁梯度数据建立Tikhonov正则化模型；基于CPU和GPU协同并行方式采用共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率；其中，根据所述全张量磁梯度数据建立Tikhonov正则化模型，通过以下公式实现：Jα(m)＝ρ2(Lm,d)+αΩ(m)Sm＝WmWz其中，Jα(m)表示Tikhonov正则化模型，ρ(Lm,d)表示定义在数据域的函数，Ω(m)表示定义在参数域的函数，α表示正则化参数，L表示离散化紧算子，m表示磁化率向量，d表示所述全张量磁梯度数据，Sd表示作用于数据的尺度算子，Sm表示作用于模型的尺度算子，k表示所述离散化紧算子L的列号，i表示所述离散化紧算子L的行号，diag表示对角化，Wm表示正则化模型的先验约束，Wz表示作用于模型深度的先验约束，表示大于0的常数；其中，采用共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率，包括：通过以下公式对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率：mk+1＝mk+τkhk,τk＝argτminJα(mk+τhk),其中，m表示磁化率向量，k表示迭代次数，τ表示步长，h表示在负梯度方向为初始方向的搜索方向，J表示所述正则化模型，α表示正则化参数，表示所述正则化模型的梯度，βFR表示共轭方向参数变量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率，包括：采用预条件共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率；其中，预条件共轭梯度算法通过以下公式实现：mk+1＝mk+τkhk,τk＝argminJα(mk+τhk),hk＝Pg(m0),ifk＝0,其中，m表示磁化率向量，k表示迭代次数，τ表示步长，h表示在负梯度方向为初始方向的搜索方向，J表示所述正则化模型，α表示正则化参数，P表示预条件矩阵，g表示所述正则化模型的梯度，表示预条件的共轭方向参数变量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率，包括：采用混合共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率；其中，混合共轭梯度算法通过以下公式实现：mk+1＝mk+τkhk,τk＝argτminJα(mk+τhk),其中，m表示磁化率向量，k表示迭代次数，τ表示步长，h表示在负梯度方向为初始方向的搜索方向，J表示所述正则化模型，α表示正则化参数，表示所述正则化模型的梯度，βhybrid表示共轭方向混合参数变量，βHS表示HS型共轭方向参数变量，βDY表示DY型共轭方向参数变量，g表示所述正则化模型的梯度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率，包括：采用预条件混合共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率；其中，预条件混合共轭梯度算法通过以下公式实现：mk+1＝mk+τkhk,τk＝argminJα(mk+τhk),hk＝Pg(m0),ifk＝0,其中，m表示磁化率向量，k表示迭代次数，τ表示步长，h表示在负梯度方向为初始方向的搜索方向，J表示所述正则化模型，α表示正则化参数，P表示预条件矩阵，g表示所述正则化模型的梯度，βhybrid表示共轭方向混合参数变量，βHS表示HS型共轭方向参数变量，βDY表示DY型共轭方向参数变量。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在基于CPU和GPU协同并行方式采用共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解之前，所述方法还包括：通过凸集投影技术限定所述正则化模型的有界域，其中，所述凸集投影技术通过以下公式实现：mk+1＝PΠ(mk+τkhk)其中，m表示磁化率向量，k表示迭代次数，PΠ表示凸集投影算子，τ表示步长，h表示在负梯度方向为初始方向的搜索方向。6.一种磁化率反演装置，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取全张量磁梯度数据；模型建立模块，用于根据所述全张量磁梯度数据建立Tikhonov正则化模型；磁化率反演模块，用于基于CPU和GPU协同并行方式采用共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率；其中，所述数据获取模块、所述模型建立模块、所述磁化率反演模块依次连接；所述模型建立模块用于：通过以下公式建立Tikhonov正则化模型：Jα(m)＝ρ2(Lm,d)+αΩ(m)Sm＝WmWz其中，Jα(m)表示Tikhonov正则化模型，ρ(Lm,d)表示定义在数据域的函数，Ω(m)表示定义在参数域的函数，α表示正则化参数，L表示离散化紧算子，m表示磁化率向量，d表示所述全张量磁梯度数据，Sd表示作用于数据的尺度算子，Sm表示作用于模型的尺度算子，k表示所述离散化紧算子L的列号，i表示所述离散化紧算子L的行号，diag表示对角化，Wm表示正则化模型的先验约束，Wz表示作用于模型深度的先验约束，表示大于0的常数；所述磁化率反演模块用于：通过以下公式对正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率：mk+1＝mk+τkhk,τk＝argτminJα(mk+τhk),其中，m表示磁化率向量，k表示迭代次数，τ表示步长，h表示在负梯度方向为初始方向的搜索方向，J表示所述正则化模型，α表示正则化参数，表示所述正则化模型的梯度，βFR表示共轭方向参数变量。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述磁化率反演模块用于：采用预条件混合共轭梯度算法对所述正则化模型进行迭代求解，反演得到磁化率；其中，预条件混合共轭梯度算法通过以下公式实现：mk+1＝mk+τkhk,τk＝argminJα(mk+τhk),hk＝Pg(m0),ifk＝0,其中，m表示磁化率向量，k表示迭代次数，τ表示步长，h表示在负梯度方向为初始方向的搜索方向，J表示所述正则化模型，α表示正则化参数，P表示预条件矩阵，g表示所述正则化模型的梯度，βhybrid表示共轭方向混合参数变量，βHS表示HS型共轭方向参数变量，βDY表示DY型共轭方向参数变量。8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：有界域限定模块，用于通过凸集投影技术限定所述正则化模型的有界域，其中，所述凸集投影技术通过以下公式实现：mk+1＝PΠ(mk+τkhk)其中，m表示磁化率向量，k表示迭代次数，PΠ表示凸集投影算子，τ表示步长，h表示在负梯度方向为初始方向的搜索方向。