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地震数据压缩重构的正则化与零范数稀疏最优化方法 被引量:40
1
作者 曹静杰 王彦飞 杨长春 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期596-607,共12页
地震数据重构问题是一个病态的反演问题.本文基于地震数据在curvelet域的稀疏性,将地震数据重构变为一个稀疏优化问题,构造0范数的逼近函数作为目标函数,提出了一种投影梯度求解算法.本文还运用最近提出的分段随机采样方式进行采样,该... 地震数据重构问题是一个病态的反演问题.本文基于地震数据在curvelet域的稀疏性,将地震数据重构变为一个稀疏优化问题,构造0范数的逼近函数作为目标函数,提出了一种投影梯度求解算法.本文还运用最近提出的分段随机采样方式进行采样,该采样方式能够有效地控制采样间隔并且保持采样的随机性.地震数值模拟表明,基于0范数逼近的投影梯度法计算效率有明显的提高;分段随机采样方式比随机欠采样有更加稳定的重构结果. 展开更多
关键词 波场重构 CURVELET变换 压缩传感 0范数逼近 反问题 不适定性 稀疏优化
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时域内多源动态载荷的一种计算反求技术 被引量:34
2
作者 韩旭 刘杰 +1 位作者 李伟杰 赵卓群 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期595-602,共8页
载荷在时域内可用一系列脉冲或阶跃的核函数来表示,系统的响应是载荷与核函数相对应响应的卷积分.在线性时不变的假设下,对系统动力响应的卷积分进行离散,并在此基础上分析载荷识别反问题的不适定性.针对测量的响应数据中存在噪声时载... 载荷在时域内可用一系列脉冲或阶跃的核函数来表示,系统的响应是载荷与核函数相对应响应的卷积分.在线性时不变的假设下,对系统动力响应的卷积分进行离散,并在此基础上分析载荷识别反问题的不适定性.针对测量的响应数据中存在噪声时载荷识别的困难,探讨了稳定近似识别载荷的一些方法,包括零相位滤波技术、几种正则化方法和优化策略.数值仿真算例表明,所述的载荷识别方法能够在响应数据含有噪声的情况下,有效稳定地实现多源动态载荷的重构. 展开更多
关键词 载荷识别 反问题 正则化 不适定性 优化
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弹性力学非线性反演方法概述 被引量:21
3
作者 王登刚 刘迎曦 李守巨 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期166-174,共9页
考虑正演模型和观测数据确定性性质的不同,对弹性力学反问题解的定义进行了归纳总结。非线性和不适定性是反问题理论研究和工程应用的瓶颈问题,对反问题非线性和不适定性的有效处理方法进行了总结。并在此基础上介绍了非线性反演问题求... 考虑正演模型和观测数据确定性性质的不同,对弹性力学反问题解的定义进行了归纳总结。非线性和不适定性是反问题理论研究和工程应用的瓶颈问题,对反问题非线性和不适定性的有效处理方法进行了总结。并在此基础上介绍了非线性反演问题求解方法的一些最新进展,对弹性力学非线性反演方法进行了归纳分类。 展开更多
关键词 弹性力学 非线性反演方法 反问题 不适定性 正问题模型
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岩土工程渗流参数反问题 被引量:25
4
作者 刘杰 王媛 刘宁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期152-161,共10页
系统介绍了目前国内外岩土工程渗流参数反问题研究的现状和进展,对参数辨识不适定性等问题做了讨论,并结合计算实践着重对几种典型求解方法的优缺点进行了比较和评述。对今后岩土工程渗流反问题研究提出了初浅的看法。
关键词 岩土工程 渗流场 不适定性 裂隙 渗流参数反问题 二次导数法
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基于区域生长的图像分割研究进展 被引量:28
5
作者 徐蔚波 刘颖 章浩伟 《北京生物医学工程》 2017年第3期317-322,共6页
图像分割是图像处理与图像分析的基础步骤,主要难点是图像分割的不适定性。区域生长法算法简单,计算速度较快,是一种运用广泛的图像分割技术。本文根据当前主要的基于区域生长的分割模型,讨论了区域生长法中的种子点自动选取、相似性判... 图像分割是图像处理与图像分析的基础步骤,主要难点是图像分割的不适定性。区域生长法算法简单,计算速度较快,是一种运用广泛的图像分割技术。本文根据当前主要的基于区域生长的分割模型,讨论了区域生长法中的种子点自动选取、相似性判断准则、适用情况及其改进方向,并对区域生长技术的发展进行了展望。 展开更多
关键词 图像分割 区域生长 种子点选取区域 生长准则 不适定性
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基于L曲线法的电容层析成像正则化参数优化 被引量:18
6
作者 王化祥 何永勃 朱学明 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期306-309,共4页
电容层析成像(ECT)系统的不适定性问题严重影响重建图像质量,为此必须减小灵敏度矩阵的条件数.以Tikhonov正则化和后验策略为基础,从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数,建立极小化泛函及L曲线图,最终确定正则参数.... 电容层析成像(ECT)系统的不适定性问题严重影响重建图像质量,为此必须减小灵敏度矩阵的条件数.以Tikhonov正则化和后验策略为基础,从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数,建立极小化泛函及L曲线图,最终确定正则参数.仿真实验表明,L曲线法具有较强的抗噪声性能和较快的收敛速度,明显改善了ECT系统的重构图像质量. 展开更多
关键词 电容层析成像 不适定性 正则化 L曲线法 灵敏度矩阵
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地下水污染源识别的数学方法研究进展 被引量:23
7
作者 王景瑞 胡立堂 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期943-952,共10页
地下水污染源识别模型可利用有限的观测资料估计污染源位置、污染物泄露强度及其泄露过程,是制定地下水污染修复方案的依据。在阐明地下水污染源识别基本问题基础上,综述了污染源识别研究的两大类数学方法,一类为直接方法,包括反向追踪... 地下水污染源识别模型可利用有限的观测资料估计污染源位置、污染物泄露强度及其泄露过程,是制定地下水污染修复方案的依据。在阐明地下水污染源识别基本问题基础上,综述了污染源识别研究的两大类数学方法,一类为直接方法,包括反向追踪法和基于正则化的方法;另一类为间接方法,包括基于优化的方法和基于概率统计的方法。同时指出了当前污染源识别数学方法应用中存在的主要问题:地下水污染源识别问题的复杂性、地下水有机污染问题和模型求解效率的低下性。对土壤-地下水的联合管理、基于物联网的地下水污染监测、对非水相流体(Non-aqueous Phase Liquid,NAPL)类污染源识别以及基于图形处理器(GPU)的异构并行计算将是未来研究的重点方向。 展开更多
关键词 地下水污染源识别 非适定性 优化算法 贝叶斯推理 非水相流体
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改进Landweber预迭代ERT图像重建算法 被引量:10
8
作者 肖理庆 王化祥 厉丹 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第23期118-125,1,共8页
由于电阻层析成像问题本身严重病态,导致重建图像分辨率较低。为了提高重建图像精度,提出一种改进Landweber预迭代图像重建算法。首先,利用改进粒子群算法离线优化灵敏度矩阵,改善其病态程度,同时缩小满足算法收敛条件的增益因子取值范... 由于电阻层析成像问题本身严重病态,导致重建图像分辨率较低。为了提高重建图像精度,提出一种改进Landweber预迭代图像重建算法。首先,利用改进粒子群算法离线优化灵敏度矩阵,改善其病态程度,同时缩小满足算法收敛条件的增益因子取值范围;再设置4种典型流型,计算算法重建图像与其相关系数的平均值,并将平均值作为适应度函数,利用改进粒子群算法离线选择Landweber预迭代算法增益因子,并将改进算法应用于两相流典型流型与复合流型图像重建。实验结果表明,相同实验条件下,与在线预迭代(offline iteration online reconstruction,OIOR)算法、经验选择增益因子Landweber预迭代算法相比,新算法有效提高了图像重建质量,而与修正牛顿-拉夫逊算法相比,在不影响成像精度的前提下,提高了算法实时性。 展开更多
关键词 电阻层析成像 病态 图像重建算法 灵敏度矩阵 增益因子 相关系数
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On The Cauchy Problem for A 1D Euler-Alignment System in Besov Spaces
9
作者 Yaojun Yang 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2024年第2期603-631,共29页
In this paper, we investigate a 1D pressureless Euler-alignment system with a non-local alignment term, describing a kind of self-organizing problem for flocking. As a result, by the transport equation theory and Lagr... In this paper, we investigate a 1D pressureless Euler-alignment system with a non-local alignment term, describing a kind of self-organizing problem for flocking. As a result, by the transport equation theory and Lagrange coordinate transformation, the local well-posedness of the solutions for the 1D pressureless Euler-alignment in Besov spaces  with 1≤p∞ is established. Next, the ill-posedness of the solutions for this model in Besov spaces  with 1≤p and  is also deduced. Finally, the precise blow-up criteria of the solutions for this system is presented in Besov spaces  with 1≤p . 展开更多
关键词 Euler-Alignment Equations Local Well-posedness Blow-Up Criteria ill-posedness
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On the Cauchy Problem for Mildly Nonlinear and Non-Boussinesq Case-(ABC) System
10
作者 Luhang Zhou 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2024年第4期1286-1307,共22页
In this paper, we investigate the local well-posedness, ill-posedness, and Gevrey regularity of the Cauchy problem for Mildly Nonlinear and Non-Boussinesq case-(ABC) system. The local well-posedness of the solution fo... In this paper, we investigate the local well-posedness, ill-posedness, and Gevrey regularity of the Cauchy problem for Mildly Nonlinear and Non-Boussinesq case-(ABC) system. The local well-posedness of the solution for this system in Besov spaces B p,r s 1 × B p,r s with 1≤p,r≤∞ and s>max{ 1 1 p , 3 2 } was firstly established. Next, we consider the continuity of the solution-to-data map, i.e. the ill-posedness of the solution for this system in Besov space B p,∞ s 1 × B p,∞ s was derived. Finally, the Gevrey regularity of the system was presented. 展开更多
关键词 Local Well-posedness ill-posedness Gevrey Regularity
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一种48电极可配置电容层析成像系统模型 被引量:9
11
作者 范优飞 胡红利 +1 位作者 杨帆 杨星月 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期110-115,122,共7页
针对已有电容层析成像(ECT)技术的独立电容较少、反问题方程数过少及其解不唯一的问题,提出了一种48电极的ECT系统模型及模型组合电极策略。首先,通过组合电极策略将多个临近电极组合成一个电极,使原48电极ECT系统配置为8、12、16或24电... 针对已有电容层析成像(ECT)技术的独立电容较少、反问题方程数过少及其解不唯一的问题,提出了一种48电极的ECT系统模型及模型组合电极策略。首先,通过组合电极策略将多个临近电极组合成一个电极,使原48电极ECT系统配置为8、12、16或24电极ECT系统,从而获得绕管道轴心旋转不同角度的多个具有相同电极数ECT系统;然后,通过有限元仿真和图像重构算法成像。该模型可使ECT反问题的方程组中电容数成倍增加,从而改善了ECT反问题方程组因方程数过少而引起的解不唯一的不适定问题,解决了增加电极数而电极片面积却减小引起的电容值减小问题。仿真结果表明:所提出的ECT模型及其组合电极策略可重构图像,并能通过增加测量电容数提高重构图像质量;在系统加入10%标准差白噪声时,图像错误率下降约6%。 展开更多
关键词 电容层析成像 电容 不适定问题 图像重构
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偏微分方程反问题:模型、算法和应用 被引量:8
12
作者 程晋 刘继军 张波 《中国科学:数学》 CSCD 北大核心 2019年第4期643-666,共24页
偏微分方程反问题是一个重要的数学研究领域,覆盖了偏微分方程、泛函分析、非线性分析、优化算法和数值分析等不同的数学分支,在介质成像、遥感遥测和图像处理等当代重要的工程领域有广泛的应用.基于问题的不适定性,求解这类问题需要引... 偏微分方程反问题是一个重要的数学研究领域,覆盖了偏微分方程、泛函分析、非线性分析、优化算法和数值分析等不同的数学分支,在介质成像、遥感遥测和图像处理等当代重要的工程领域有广泛的应用.基于问题的不适定性,求解这类问题需要引进正则化思想.但是由于模型的复杂性和广泛性,很难建立统一的正则化框架.本文旨在对几类重要的偏微分方程反问题的研究给出一个系统的总结.在阐明偏微分方程反问题起源和特点的基础上,对以电阻抗成像、波场逆散射和介质热成像为应用背景的三类重要的偏微分方程反问题,系统阐述了核心研究问题、已有结果和方法、未来重要的研究方向.最后从反演方法有效实现的角度,对影响偏微分方程反问题数值求解精度和误差估计的主要因素给出了分析. 展开更多
关键词 偏微分方程 反问题 不适定性 正则化 稳定性 数值解
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Landweber迭代正则化方法在动态载荷识别中的应用 被引量:7
13
作者 常晓通 闫云聚 刘鎏 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第9期948-955,共8页
在载荷识别过程中,由于结构矩阵的病态特性以及测量噪声的影响,常规最小二乘法往往失效,这就是反问题的不适定问题.Landweber迭代正则化方法可以用来解决载荷识别的不适定问题.线性系统的响应可以表示为载荷与单位脉冲响应函数的卷积分... 在载荷识别过程中,由于结构矩阵的病态特性以及测量噪声的影响,常规最小二乘法往往失效,这就是反问题的不适定问题.Landweber迭代正则化方法可以用来解决载荷识别的不适定问题.线性系统的响应可以表示为载荷与单位脉冲响应函数的卷积分,将其在时域内离散后可得到结构振动响应的正问题模型.应用该方法,在一个桥梁模型上进行了仿真试验,仿真结果说明提出的识别方法是有效的,可以得到满足工程要求的稳定近似解. 展开更多
关键词 不适定性 载荷识别 Landweber正则化
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Comparisons between Isotropic and Anisotropic TV Regularizations in Inverse Acoustic Scattering
14
作者 Ping Liu 《Engineering(科研)》 CAS 2023年第2期106-113,共8页
This article compares the isotropic and anisotropic TV regularizations used in inverse acoustic scattering. It is observed that compared with the traditional Tikhonov regularization, isotropic and anisotropic TV regul... This article compares the isotropic and anisotropic TV regularizations used in inverse acoustic scattering. It is observed that compared with the traditional Tikhonov regularization, isotropic and anisotropic TV regularizations perform better in the sense of edge preserving. While anisotropic TV regularization will cause distortions along axes. To minimize the energy function with isotropic and anisotropic regularization terms, we use split Bregman scheme. We do several 2D numerical experiments to validate the above arguments. 展开更多
关键词 Inverse Acoustic Scattering Problem REGULARIZATION Isotropic TV Anisotropic TV ill-posedness
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基于混合正则化方法的结构载荷识别与响应重构
15
作者 彭珍瑞 周雪文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期104-112,共9页
针对结构载荷识别与响应重构问题中存在的不适定性,提出一种最小平方残差(least square minimal residual,LSMR)算法与Tikhonov正则化方法相结合的混合正则化方法,实现利用结构有限测点的加速度响应识别载荷并重构未知的各类型响应。首... 针对结构载荷识别与响应重构问题中存在的不适定性,提出一种最小平方残差(least square minimal residual,LSMR)算法与Tikhonov正则化方法相结合的混合正则化方法,实现利用结构有限测点的加速度响应识别载荷并重构未知的各类型响应。首先,基于时域状态空间模型构建结构的传递矩阵,并建立载荷识别与响应重构方程;其次,采用混合正则化方法改善载荷识别问题的不适定性,得到载荷的正则化解,并结合响应重构方程的传递矩阵对结构的位移、速度和加速度响应进行重构;最后,通过简支梁数值仿真和试验分析验证所提方法的可行性。结果表明,所提方法能改善重构方程的不适定性,从而对结构未知载荷和各类型响应进行有效重构。 展开更多
关键词 载荷识别 响应重构 不适定性 传递矩阵 混合正则化
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一类热流耦合模型边界条件的反演计算方法
16
作者 刘唐伟 欧阳旺林 +2 位作者 阮晓晴 李柯瑶 唐阿敏 《江西科学》 2024年第2期231-238,共8页
提出一种裂隙岩体中热流耦合模型边界条件的反演计算方法。基于单裂隙热流耦合模型,利用部分温度观测数据,反演计算出岩体和流体接触边界上的温度、温度梯度和对流换热系数。首先,利用分离变量法将热传导边值问题转化成第一类Fredholm... 提出一种裂隙岩体中热流耦合模型边界条件的反演计算方法。基于单裂隙热流耦合模型,利用部分温度观测数据,反演计算出岩体和流体接触边界上的温度、温度梯度和对流换热系数。首先,利用分离变量法将热传导边值问题转化成第一类Fredholm积分方程,然后,基于正则化方法求解积分方程,得到岩体和流体接触边界上的温度和温度梯度,再得到局部换热系数,再利用梯度下降法求解一类无约束优化问题,得到总体对流换热系数,最后,对热流耦合方程进行数值计算。结果表明,提出的计算方法能克服反演问题的不适定性,具有较高的精度和较好的稳定性。 展开更多
关键词 热-流耦合模型 换热系数 不适定性 侧边值反问题 反演计算
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基于Tikhonov和TV混合正则化的接地网电阻抗成像算法研究 被引量:6
17
作者 闫孝姮 吕秋皓 +1 位作者 林晓雪 陈伟华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期160-171,共12页
电阻抗成像技术(EIT)是解决接地网腐蚀定位问题的方法之一,为了改善接地网EIT逆问题的病态性,提高求解稳定性以及重建图像清晰度,提出了经典吉洪诺夫正则化(Tikhonov)和全变差正则化(TV)相结合的混合正则化(Tikhonov-TV)接地网成像算法... 电阻抗成像技术(EIT)是解决接地网腐蚀定位问题的方法之一,为了改善接地网EIT逆问题的病态性,提高求解稳定性以及重建图像清晰度,提出了经典吉洪诺夫正则化(Tikhonov)和全变差正则化(TV)相结合的混合正则化(Tikhonov-TV)接地网成像算法。首先,在循环测量原理的基础上,创新地借助COMSOL与MATLAB联合仿真求取接地网EIT正问题模型电压数据;其次,在理论分析基础上,通过Tikhonov-TV正则化的EIT算法分别求解基于先验拓扑信息和未知拓扑信息的两种接地网逆问题模型的场域电阻率分布;最后仿真和实验对比了Tikhonov、TV以及Tikhonov-TV 3种正则化算法的接地网EIT重建图像,并采用电阻率均方误差(Resistivity MSE)和截线电阻率曲线图来衡量图像质量,实验得出基于先验拓扑信息的1处和2处腐蚀情况下Resistivity MSE分别达到1.27×10^(-15)和1.59×10^(-15),电阻率均方误差最小。结果表明,提出的Tikhonov-TV正则化算法有效地改善了EIT逆问题的病态性,收敛性能最优,重建图像效果优于Tikhonov和TV正则化算法。 展开更多
关键词 接地网 电阻抗成像 Tikhonov-TV正则化 病态性
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数值计算中一类病态不适定问题的求解方法 被引量:2
18
作者 陈亚文 闵涛 王万斌 《纺织高校基础科学学报》 CAS 2003年第1期10-13,共4页
利用奇异值分解研究了工程计算中常见的最小二乘法及大条件数下病态问题的不适定,并给出了具体的求解方法,结果表明,该算法是有效的.
关键词 工程计算 奇异值分解 最小二乘法 求解方法 病态不适定问题 数值计算
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ILL-POSEDNESS OF MODIFIED KAWAHARA EQUATION AND KAUP-KUPERSHMIDT EQUATION 被引量:2
19
作者 闫威 李用声 《Acta Mathematica Scientia》 SCIE CSCD 2012年第2期710-716,共7页
In this article, we consider the Cauchy problems for the modified Kawahara equationδtu+μδx(u3)+αδx5u+βδx3u+γδxu=0 and the Kaup-Kupershmidt equation δtu+μuδx2u+αδx5u+βδx3u+βδx3u+γδxu=0Usi... In this article, we consider the Cauchy problems for the modified Kawahara equationδtu+μδx(u3)+αδx5u+βδx3u+γδxu=0 and the Kaup-Kupershmidt equation δtu+μuδx2u+αδx5u+βδx3u+βδx3u+γδxu=0Using the general well-posedness principle introduced by I. Bejenaru and T. Tao, we prove 1 that the modified Kawahara equation is ill-posed for the initial data in H8 (It) with s 〈 - and that the Kaup-Kupershmidt equation is ill-posed for the initial data in HS(It) with s〈0. 展开更多
关键词 ill-posedness modified Kawahaxa equation Kaup-Kupershmidt equation general well-posedness principle
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Keldysh型方程在矩形区域上的解的适定性
20
作者 张康群 许洲 郁见 《南京工程学院学报(自然科学版)》 2023年第1期89-92,共4页
研究Keldysh型方程在区域Ω={(t_(1),t_(0))×(0,π):t_(1)≤0,t 0>0}上的Dirichlet问题的适定性.当t_(1)=0时,建立退化双曲型方程的解,并得到一个先验加权估计;当t_(1)<0时,在Hadamard's意义下构造混合型方程的一个不连... 研究Keldysh型方程在区域Ω={(t_(1),t_(0))×(0,π):t_(1)≤0,t 0>0}上的Dirichlet问题的适定性.当t_(1)=0时,建立退化双曲型方程的解,并得到一个先验加权估计;当t_(1)<0时,在Hadamard's意义下构造混合型方程的一个不连续依赖给定边值的特解.以此说明其Dirichlet问题解的不适定性. 展开更多
关键词 Keldysh型方程 DIRICHLET问题 适定性 不适定性
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