波尔兹曼数字岩芯致密砂岩渗透率研究

致密砂岩渗透率在油气勘探开发、地应力测量及水库地质灾害等领域具有重要意义,但鉴于目前实验技术局限性,温压耦合渗透率测量尚无法通过实验手段实现. 在已有研究工作基础上,首次建立了基于D3Q27数字岩芯模型,并计算了高温压耦合低渗砂岩渗透率问题. 首先,以鄂尔多斯盆地某油田延长组致密砂岩为例,利用X射线CT断层成像技术岩芯获取10μm, 5μm, 2μm分辨率致密砂岩内部结构数据,应用基于量子力学第一性原理的D3Q27格子波尔兹曼数字岩芯模型建立数值模型. 进而,利用自编3DLBM程序分别计算了不同分辨率渗透率随围压(0～200MPa)、孔隙压(0～65MPa)和温度(25℃～180℃)变化规律,通过与Inc AUTOLAB2 000C岩石测试分析系统实验结果对比,验证了程序的可靠性,得到低渗砂岩断层最佳分辨率;最后,在并行CPU-GPU平台上计算了高温高压耦合(0℃～400℃, 0～1.4 GPa)下致密砂岩渗透率值及其各向异性随温压变化规律,并讨论了致密砂岩中水在达到超临界状态后对致密岩石内部结构的影响.     

逆冲断层地震主震的突变理论分析

逆冲断层系统作准静态形变时的功、能量增量关系可以分解为关于体积应变能的功能增量关系和关于偏应力能的功能增量关系．采用突变理论方法对逆冲断层系统的偏应力功能量增量关系进行的分析表明:折迭突变模型展示的性状可对逆冲断层地震主震的发震条件、演化过程和若干震后特性作恰当描述．围岩的围压大,最大主应力大,逆冲潜断层面倾角小,围岩切向刚度与断层抗剪强度曲线软化段拐点处斜率的比值小, 则震时围岩弹性能释放量大、 震级高, 断层破裂半错距大, 围岩端面位移振幅也大．断层岩体破裂扩容和震时围岩体积应变能释放, 增强了前述效应．     

基于逆卷积神经网络的等离子体辐射分布断层重建方法

发展了一种基于逆卷积神经网络的图像级重建方法用于聚变等离子体辐射分布的断层反演。通过引 入结构相似度(SSIM)作为损失函数,该方法在模拟数据实验中表现出了较好的重建效果。模拟实验结果表明,在 弦积分信号噪声强度为10%、15%及20%时,该方法的重建结果依然具有良好的精确度和鲁棒性。     

扩散光对大脑及乳腺的功能成像和监测

在乳腺癌成像、大脑的功能激活及临床研究、癌症治疗监测和肌肉疾病的研究等各种医疗解决方案中,功能性扩散光学成像和组织的光谱学技术逐渐成为一种重要的诊断方法。在简要介绍扩散光学的概念后,回顾了实验室多项近期的临床研究,特别是那些针对乳腺癌和脑功能的研究。乳腺癌研究的核心在于试点性的临床试验,目前已经进展到了对扩散光的定量评估,以用于肿瘤的检测和表征,也有助于癌症治疗检测等衍生问题的解决。扩散光学方法的第二个重要应用是在脑功能和生理学研究领域,这个领域中,组织氧消耗、维管联结和调节效应之间的相互作用甚少为人所知。这一方法在脑研究中的应用将会以多个示例介绍,包括临床上对急性缺血性脑卒中病人的看护等。     

Investigation of self-adaptive algebraic tomography for gas reconstruction in larger temperature range by multiple wavelengths absorption spectroscopy

We develop a self-adaptive algebraic tomography algorithm （SAATA） to investigate the simultaneons reconstruction of concentration and temperature distributions in larger temperature range from two views. The simplified optical arrangement with fewer projections is realized by extension of spectral information at multiple wavelengths, resulting in great potential in applications of practical combustion diagnosis. Tile results show SAATA can perform much better reconstructions in 300 3000 K temperature range than genetic simulated annealing algorithm and least-square orthogonal-triangular decomposition method with two- wavelength scheme. More phantoms are created to demonstrate the capability of SAATA to capture the peaks and adapt for both flat and sharp temperature distributions. Meanwhile, the advantage of high stability ensures better reconstruction performance at noise levels from 0.1% to 10% in projections.     

基于变量分离近似稀疏重构和简化球谐近似的生物发光断层成像

生物发光断层成像(BLT)是一种非常有效的光学分子成像方式,在医学预临床研究中的有着广泛的研究。然而,BLT的核心问题即光源重建仍然存在着巨大的挑战:光在生物组织中的传输模型是否精确与重建问题不适定性都使得光源位置与密度的重建变得十分困难。为了准确高效地实现光源重建,在光传输模型的选择上,通过将扩散近似模型和高阶简化球谐近似模型(SPN)的结果与蒙特卡罗金标准进行比较,结果表明阶次(N)为3时的SP3模型描述光子在生物体的传输时能够最佳地兼顾精度和速度。基于SP3传输模型,结合光源在生物体内稀疏分布的特征,采用变量分离近似稀疏重构(SpaRSA)的方法来解决BLT的重建问题。为了验证提出方法的有效性,通过将数字鼠仿真和真实小鼠实验与典型的l1_ls方法对比表明在SP3模型下SpaRSA算法可行。     

Novel Image Optimization Method for Joint Photoacoustic Tomography

The distribution of speed of sound （SOS） in biomedical tissue and delay compensation （DC） have significant impact on the image quality of photoacoustic tomography （PAT）. When imaging human peripheral joints, using fixed SOS and DC can only ensure that the reconstructed images are focused in a limited depth range, whereas they are defoeused at other depths, which cause severe artifacts and blurring. In this work, a linear-DC based reconstruction approach is proposed to focus the whole PAT image region. It is proved by two in vivo experiments that, compared with traditional delay-and-sum back projection algorithms, the proposed method can effectively optimize the image quality of articular tissues in PAT.     

基于相关性的医学图像插值算法

鉴于医学图像层间插值是图像三维重建的关键环节,它直接影响人体组织器官三维重建结果的准确性;为克服以往医学图像插值方法低效率,边缘模糊的缺陷,提出了一种新的医学图像插值算法;该方法利用人体断层扫描数据中体素相关性和组织相关性,对人体组织进行分类,采用以不同的方式对不同类别的点进行插值,并对这些点进行校验;实验结果表明,该算法在插值图像的精度以及时间上比现有的同类插值算法有了很大的改善,图像边缘更加清晰,能有效地应用于三维重建。     

金属圆柱腔体中使用非均一背景增强微波断层成像

针对基于圆柱金属腔体的微波断层成像系统,提出了一种利用非均一背景增强系统获取目标信息能力的方法.该方法通过在腔体内放置已知物体构成非均一背景,这样不但能利用背景的先验信息,而且可以增加等效辐射源对目标进行探测.首先,利用矩量法计算圆柱金属腔体内非均一背景的格林函数和离散积分算子,并对离散积分算子进行奇异值谱和条件数分析,在理论上证明该方法的可行性;然后,利用基于有限元的对比源逆成像法对均一背景、有耗非均一背景和无耗非均一背景三种情况进行仿真研究;最后对仿真结果进行了误差分析和比较.仿真结果表明,该方法可以提高反演收敛速度和结果准确度,有耗非均一背景略优于无耗非均一背景.该方法可以在不改变硬件系统和算法的情况下得到更准确的反演结果,可应用于医学成像与工业无损探测.     

一种金属腔体中微波断层成像的最优分层非均一背景

针对基于金属腔体的微波断层成像系统,提出了一种最优分层非均一背景的设计方法.该方法使用一种新的微波断层成像积分算子评价方法和模拟退火法等最优化方法.首先,介绍了一种基于有限元法的微波断层成像积分算子计算方法.然后,提出一种新的微波断层成像积分算子度量,该度量可以综合评价整个积分算子奇异值谱,并通过一组仿真研究证明该度量与反演结果的误差具有相关性;该度量用一个数值综合评价一个积分算子,可以方便地应用于最优化算法中;利用模拟退火法选择圆形金属腔体中分层非均一背景的每一层介质的相对介电常数,从而获得一个最优分层非均一背景.最后,对尺寸小于半波长的圆柱目标和"凹"字形复杂目标进行仿真研究,仿真结果证明该最优分层非均一背景可以提高微波断层成像算法的收敛速度,提高反演结果的准确性.