一种基于PyTorch的探地雷达层析成像加速方法与流程

文档序号:20275379发布日期:2020-04-03 19:35阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于pytorch的探地雷达层析成像加速方法,其特征在于,包括以下步骤:

s1、利用gpr进行层析探测时,探测区域两侧沿巷道布置两条平行线;发射天线端位于其中一行发射高频电磁脉冲,接收天线端位于另一行记录在探测介质内传播后的脉冲;

s2、使用gpr旅行时间层析成像进行地雷探测时,记录接收天线端的电压作为时间的函数,称为轨迹;利用初至时间进行层析反演,得到发射天线端和接收天线端的速度;

s3、采用神经网络方法求解函数,采用pytorch框架调用cuda加速gpu的运算;

s4、使用gpu来计算数据流图;

s5、使用adam来实现更新规则,计算梯度的一阶矩估计和二阶矩估计,设计不同参数的独立自适应学习率。

2.如权利要求1所述的一种基于pytorch的探地雷达层析成像加速方法,其特征在于,所述步骤s2还包括:

基于射线的速度反演需要获得旅行时间,应用式(1)建立旅行时间与慢度的关系,即速度的反演;

t=∫rays(l)dl

(1)

其中t表示旅行时间,s表示代表慢度场,l表示射线路径长;

对式(1)进行网格离散化和射线追踪,得到离散化的方程(2);

t=rs

(2)

其中t表示旅行时间矩阵,r表示根据网格离散化结果的射线段长度矩阵,s表示慢度值矩阵。

3.如权利要求2所述的一种基于pytorch的探地雷达层析成像加速方法,其特征在于,所述步骤s2还包括:

构造一个基于正则化表达的最小二乘算法的目标函数(3);所述目标函数为损失函数,基于合成旅行时与观测旅行时的一致性来测量模型参数的质量;

j(s)=||rδs-(tobs-tsyn)||2+λ||ds||2

(3)

λ表示拉格朗日乘数,d表示二阶空间导数矩阵,tobs表示观测旅行时,tsyn表示合成旅行时,△s表示慢度更新值;

将模型参数m的最佳估计定义为最小化方程(4)中的损失函数的模型;对反演结果进行成像,以识别地质异常体;

s=argmin(j(s))

(4)

方程(4)应用pytorch的神经网络框架求解。

4.如权利要求3所述的一种基于pytorch的探地雷达层析成像加速方法,其特征在于,所述方法还包括:

s6、设计两个数值模型,用于测试和分析所提出的层析成像反演算法;根据到介质分布的不均匀性,将每种介质的相对介电常数和波速设置为预定范围内的随机值;

s7、应用两次射线追踪程序进行反演,在每个光线跟踪过程中,分别对基于神经网络nn和基于最小二乘qr分解法的方法应用预设次数迭代,获得反演结果;

s8、根据公式(5)计算的时间差评估反演结果,基于神经网络nn的层析成像计算速度优于最小二乘qr分解法;

其中,n表示迹线数,dt表示时间差。

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