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基于lbfgs的ZTEM三维带地形并行反演

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勘察科学技术 2022年第6期 9-15页

作者：李棂泽王堃鹏罗威王向鹏宋洋蓝星许洋成都理工大学地球物理学院成都市610059 四川省冶勘设计集团有限公司成都市610081 中国安能第三工程局有限公司成都市631000

Z轴倾子电磁法(ZTEM)结合了航空测量效率高和天然场源勘探深度大的优点,弥补了地面MT采集数据所带来的人工成本高、耗时长以及复杂地形测量困难等缺点,通过空中航测的垂直磁场分量和地面预设基站测量的水平磁场分量建立航空倾子数据,可... 详细信息

Z轴倾子电磁法(ZTEM)结合了航空测量效率高和天然场源勘探深度大的优点,弥补了地面MT采集数据所带来的人工成本高、耗时长以及复杂地形测量困难等缺点,通过空中航测的垂直磁场分量和地面预设基站测量的水平磁场分量建立航空倾子数据,可快速、高效获得地下电导体三维构造信息。为了进一步提高ZTEM面向复杂工程勘查的反演能力,该文在有限差分法正演和有限内存拟牛顿法(lbfgs)反演的基础上,加入MPI并行算法,对带地形的三维ZTEM异常响应进行了研究,并开发了ZTEM带地形三维反演程序。通过对带地形与平地形下低阻异常体反演算例分析,证实了lbfgs反演算法可以较好地获得地下目标体的真实地电模型。

关键词： ZTEM 三维反演 lbfgs 地形 MPI

基于lbfgs神经网络的水质评价方法优化研究

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智能计算机与应用 2021年第3期11卷 134-137,142页

作者：杨晓峰山西建筑职业技术学院计算机工程系山西晋中030600

渔业水质评价智能化对提高渔业生产水平起到关键促进作用。本文针对渔业水质评价设计了基于lbfgs优化的神经网络模型,深入讨论选取特征的有效性并优化了特征选择,实现了模型压缩,更适合前端嵌入式环境。实验表明,本文设计模型能够有效... 详细信息

渔业水质评价智能化对提高渔业生产水平起到关键促进作用。本文针对渔业水质评价设计了基于lbfgs优化的神经网络模型,深入讨论选取特征的有效性并优化了特征选择,实现了模型压缩,更适合前端嵌入式环境。实验表明,本文设计模型能够有效提供水质评价信息。

关键词：水质评价 lbfgs 神经网络

基于lbfgs-EKF算法的三维空间目标跟踪研究

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电子测量技术 2017年第10期40卷 99-103页

作者：雷安琪冯玉田唐子成上海大学通信与信息工程学院上海200444

人机交互中,人手与机器的交互是最通用的方式,因此手势交互研究是当今人机交互研究的重点之一。本文以Leap Motion为依据,对三维空间目标检测和跟踪进行研究,提出了一种限定内存扩展卡尔曼滤波算法(lbfgsEKF)。该算法在基于降低噪声所... 详细信息

人机交互中,人手与机器的交互是最通用的方式,因此手势交互研究是当今人机交互研究的重点之一。本文以Leap Motion为依据,对三维空间目标检测和跟踪进行研究,提出了一种限定内存扩展卡尔曼滤波算法(lbfgsEKF)。该算法在基于降低噪声所提出的EKF方法上,通过lbfgs算法求最优解的方式来代替EKF算法在每次迭代中求逆Hessian矩阵而造成内存消耗,计算速率下降,导致实时性差的问题,从而形成一种新的目标跟踪算法。仿真结果表明,新算法用于手势识别时,可以降低误差、提高目标跟踪的精度。

关键词： Leap Motion 扩展卡尔曼滤波EKF lbfgs 三维空间

一种两阶段求解LED光谱匹配系数高效全局优化算法

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1591-1599页

作者：王永军吴贵文黄河李同军温州职业技术学院人工智能学院浙江温州325035 温州商学院信息工程学院浙江温州325035 浙江海洋大学信息工程学院浙江舟山316022

用单色发光二极管(LED)组份合成目标光谱在现实中有重要意义。当单色LED组成成份多、目标光谱合成精度要求高时,求解光谱组成成份的比例问题变成了超定方程组非负解的组合优化难题。智能优化类算法提高了解的全局最优性,但若没有利用目... 详细信息

用单色发光二极管(LED)组份合成目标光谱在现实中有重要意义。当单色LED组成成份多、目标光谱合成精度要求高时,求解光谱组成成份的比例问题变成了超定方程组非负解的组合优化难题。智能优化类算法提高了解的全局最优性,但若没有利用目标函数的数学解析性质,其收敛速度慢,解的精度不高。梯度类算法收敛到局部解的速度快且精度高,但至今没有成熟理论技术求解非凸优化全局最优解,且问题中非负解的要求限制了该类算法的收敛速度。同时,目标函数的最小二乘信息在求解时没有得到充分利用。基于目标函数的数学可解析性、表现形式的二次非线性格式、最终解的非负要求,提出了一种两阶段优化算法LLR_lbfgs。第一阶段进行无约束的线性拟合,得到目标函数的最小二乘近似理论解,第二阶段借助带约束的拟牛顿方法lbfgs进一步求取问题的非负全局最优解。以标准目标光谱CIE-A、CIE-D65、CIE-D50、CIE-D55、CIE-D75的最佳拟合为研究对象,对比了新方法与拉索回归算法(LASSO)、岭回归算法(RIDGE)、差分进化算法(DE)、粒子群算法(PSO)及遗传算法(GA)的求解精度和运行速度,以及决策系数R 2。基于实际工业案例的数值结果表明,LLR_lbfgs能够较快地锁定全局解的范围,收敛速度更快;能够借助目标函数的数学可解析性提高解的精度。两个阶段的衔接融合能够获得较好的全局最优解的起始点和高精度的最优解。该方法对解决LED光谱拟合问题潜力大,有普适性。基于该设计思路,可以在算法的两个阶段中,组合设计更多、更灵活的光谱配比解决方案。这对于求取LED光谱匹配最优解的智能优化类方法改善效果有较好的启发意义。

关键词：光谱学 LED光谱匹配线性拟合 lbfgs 高效全局优化

基于COMSOL仿真软件的大地电磁测深法三维正反演研究

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基于COMSOL仿真软件的大地电磁测深法三维正反演研究

作者：李付龙成都理工大学

学位级别：硕士

在众多地球物理勘探方法中,大地电磁测深法（MT）具有探测深度大、不受高阻屏蔽以及对地下低阻异常体敏感等优点。基于这些优点,大地电磁测深法数值模拟技术也在不断的发展,特别是随着信息技术的不断发展,许多的商业软件在大地电磁测深... 详细信息

在众多地球物理勘探方法中,大地电磁测深法（MT）具有探测深度大、不受高阻屏蔽以及对地下低阻异常体敏感等优点。基于这些优点,大地电磁测深法数值模拟技术也在不断的发展,特别是随着信息技术的不断发展,许多的商业软件在大地电磁测深法的数值模拟研究也愈加的广泛。因此,论文在油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金—油气储层参数主轴各向异性大地电磁三维正反演研究（PLC2001802）的支持下,基于Comsol Multiphysics这款有限元数值仿真软件进行大地电磁三维正反演研究,着重分析了不同模型的视电阻率、阻抗相位、阻抗张量、相位张量以及倾子的三维正演响应特征,并利用Comsol软件分析了三维起伏地形以及三维静态效应对视电阻率和阻抗相位的影响,从而为今后开展三维大电磁测深法的野外施工和资料处理提供了新的研究方法。本文首先对Comsol软件进行介绍,总结了国内外众多学者利用Comsol软件进行地球物理数值模拟相关研究工作。其次,详细介绍了Comsol软件进行三维大地电磁正演模拟相关流程,并着重论述了网格剖分、求解器的设定和后处理等步骤。另外,Comsol软件的正确性验证是整个三维大地电磁正演模拟研究的基础,在分析了Comsol软件对层状模型、三维模型DTM1的模拟解分别与解析解和mt3dinv对比结果,均证明Comsol软件满足三维大地电磁正演模拟精度要求。最后,通过对比Comsol软件不同算法的计算效率,最终确定了稳定双共轭梯度法（BICGSTAB）完成整个三维大地电磁正演研究工作。通过分析COMMEMI3D-1标准模型不同参数的三维正演结果,表明了Comsol软件用于研究三维大地电磁不同参数正演的可行性。为更接近实际勘探情况,利用Comsol软件又对比分析了高低阻组合模型以及垂直断层模型在不同参数的正演结果。另外,三维起伏地形模型的视电阻率和阻抗相位的正演结果表明山峰顶部的视电阻率小于背景电阻率,而山峰根部的视电阻率大于背景视电阻率,阻抗相位在山峰顶部最大,而山谷模型的正演结果刚好与山峰相反,不同测线的视电阻率和阻抗相位曲线证明了上述现象。均匀半空间静态模型的正演结果中,在不均匀体范围的测点的视电阻率曲线均较小,阻抗相位曲线仅在高频处较小,在不同测线的视电阻率等值线图中,不均匀体存在的区域在整个频段呈现一低阻条带,而阻抗相位的等值线图仅在高频段出现上述现象,在含有异常体的静态模型的正演中,由于地面不均匀体的存在,屏蔽了地下的低阻异常体信息。为了进一步验证Comsol软件正演结果的准确性,利用有限内存拟牛顿法（lbfgs）分别对COMMEMI3D-1模型、高低阻组合模型和垂直断层模型的阻抗张量进行全阻抗张量反演,反演结果与实际模型之间较为吻合。因此,通过整体研究工作均表明Comsol软件为大地电磁三维正演研究提供一种新的研究思路。

关键词：大地电磁测深法 Comsol Multiphysics软件三维正演模拟 lbfgs

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含不等式约束的复半定规划的求解及应用

含不等式约束的复半定规划的求解及应用

作者：王林强西安电子科技大学

学位级别：硕士

半定规划作为一种强有力的凸优化技术在各个领域已经得到广泛的应用,展示出了极强的建模复杂问题的能力。近些年来,半定规划在通信领域也逐渐发展起来,研究的主要方向有两个,第一,改进和寻找适合通信领域半定规划问题的算法;第二,使用... 详细信息

半定规划作为一种强有力的凸优化技术在各个领域已经得到广泛的应用,展示出了极强的建模复杂问题的能力。近些年来,半定规划在通信领域也逐渐发展起来,研究的主要方向有两个,第一,改进和寻找适合通信领域半定规划问题的算法;第二,使用半定规划建模和仿真工程实际问题。主流的半定规划软件SeDuMi是内点法的典型实现,它在求解大规模问题所需的内存和计算时间远远超过了实际工程所允许的计算资源和能承受的时间代价。本文主要研究正是为了解决上述问题,设计了一种大规模含不等式约束的复半定规划问题的有效求解算法LRF。SDPLR算法在求解含等式的实半定规划问题具有出色的性能和较低的内存需求。主要是其采用了低秩分解的方法,有效的降低了变量的个数,进而降低了问题的规模。通过低秩分解的方法,将含等式约束的实半定规划问题转化为非线性规划问题,并通过增广拉格朗日函数进行优化,同时仿真结果了也显示了低秩分解方法的优越性。通信领域的问题往往被建模为复数域的含大量不等式约束的半定规划问题。SDPLR算法在求解含大量不等式约束的问题需要添加额外的辅助变量,使得急剧增大的问题规模远远超过原始问题的规模而造成严重的性能下降。本文主要工作从以上两点出发,首先在复数域重新推导和修正了低秩分解方法,其次含不等式约束的半定规划问题重新构造的增广拉格朗日函数ALF是辅助变量的二次函数。固定原始优化变量并求取辅助变量的最优解的代数形式,将辅助变量的最优解带入增广拉格朗日函数形成了需要优化的最小化增广拉格朗日函数MALF。除此之外,通过使用lbfgs和不精确一维搜索等方法提高大规模问题的计算性能。为了验证LRF算法和SeDuMi算法的性能,使用它们分别求解干扰对齐问题。在最优解满足工程需求下,仿真结果显示求解小规模半定规划问题时,SeDuMi的解和运行时间都优于LRF算法。求解大规模半定规划问题时,SeDuMi的运行时间会急剧的增大甚至不能正常求解超大规模问题。而LRF算法的运行时间比SeDuMi有非常大的优势,并且随着问题规模的增大优势更加明显。

关键词：半定规划不等式约束低秩分解增广拉格朗日函数 lbfgs

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无人机频率域半航空电磁法三维反演

地球物理学报 2021年第5期64卷 1759-1773页

作者：王堃鹏罗威曹辉王绪本蓝星段长生成都理工大学地球物理学院成都610059 中国地质调查局成都地质调查中心成都610081 四川省冶勘设计集团有限公司成都610051 赣中南地质矿产勘查研究院南昌330029

当前无人机频率域半航空电磁方法(SAEM)成为地球物理勘探中的新兴技术,该方法通过空中无人飞行器测量地面上单个或多个可控源的垂直磁场.本文为无人机频率域SAEM开发了三维反演程序,正演采用交错网格有限差分.由于无人机采集的数据量巨... 详细信息

当前无人机频率域半航空电磁方法(SAEM)成为地球物理勘探中的新兴技术,该方法通过空中无人飞行器测量地面上单个或多个可控源的垂直磁场.本文为无人机频率域SAEM开发了三维反演程序,正演采用交错网格有限差分.由于无人机采集的数据量巨大,因此使用了有限内存拟牛顿法(lbfgs)实现快速的三维反演,以避免计算和存储巨大的灵敏度矩阵.为了提升无人机频率域SAEM的三维反演效果,本文进一步实现了无人机频率域SAEM与大地电磁(MT)的三维联合反演,并对联合反演实施了地震结构约束,结构约束采用交叉梯度法实现.MT可以增加勘探深度,而结构约束可以提高电磁法反演的分辨率.最后通过建立四个理论模型,证明了本文程序的有效性.

关键词：无人机垂直磁场大地电磁 lbfgs 交叉梯度