[发明专利]基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法

权利要求书

1.基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法，其特征是包括如下步骤：

步骤1，建立的地面核磁共振反演的动态轮廓模型，即

An＝E    ①

式中，A为核函数矩阵；n为待求解的含水量向量，M_N为模型中含水层的微元数；E为地面核磁共振信号初始振幅值向量，E=(E(q1),E(q2),...,E(qIN))T,]]>I_N为激发脉冲矩个数；

步骤2，初始化探测区域内的含水层数为L，各层的厚度和含水量值分别为H_L＝(h₁,h₂,...,h_L)^T和N_L＝(n₁,n₂,...,n_L)^T；最大迭代次数为N_max；初始迭代次数为N_I＝0；反演精度阈值设定为θ；

步骤3，将当前一次迭代的各个子含水量垂直分布图划分为M_N个微元，每个微元厚度为△h，并生成动态轮廓模型的核函数矩阵A；

步骤4，计算动态轮廓模型的下一代搜索路径，并将更新的搜索路径视为当前一次迭代的搜索路径；其中下一代搜索路径更新公式为

hk+1*=hk+whΔukhk+1=1,hk+1*<1hk+1*,1≤hk+1*≤2020,hk+1*>20nk+1*=nk+wnΔvknk+1=0,nk+1*<0nk+1*,0≤nk+1*≤11,nk+1*>1]]>    ②

式中，h_k和n_k为本次迭代各层的厚度和含水量，h_k+1和n_k+1为下一次迭代各层的厚度和含水量；w_h和w_n分别为各层的厚度和含水量值的移动权重；△u_k和△v_k分别为各层的厚度和含水量值的移动方向向量；

上述△u_k为各层厚度移动方向矩阵△u中的第k列，即△v_k为各层含水量移动方向矩阵△v中的第k列，Δvk=(Δv1k,Δv2k,...,ΔvMNk)T;]]>其中

式中，各层厚度移动方向矩阵△u中的元素△u_ij∈{x|-1,0,1}，各层含水量移动方向矩阵△v中的元素△v_ij∈{x|-1,0,1}，且每次迭代△u和△v均随机生成。

步骤5，计算动态轮廓模型的适应度函数，更新最优解；

适应度函数定义为：

f_min＝||An_k+1-E₀||₂    ⑤

式中，A为核函数矩阵，n_k+1为当前一代一个子含水量向量，E₀为实测地面核磁共振信号中各个激发脉冲矩对应的初始振幅值；

计算当前一代中各个子含水量向量中的最优解；当前一代最优解中若含有层厚度为△h米的含水层时，则删除该层，并将其上一层的层厚度增加△h米，更新探测区域内的含水层数L＝L-1；若是第一层层厚度为△h米时，则将其与第二层合并；

步骤6：判断迭代是否停止；如果迭代次数达到最大迭代次数N_max，或者当前最优适应度函数值小于反演精度阈值θ，则停止迭代，反演结果为当前最优解；否则，返回步骤4，进行下一次迭代。

2.根据权利要求1所述基于动态轮廓模型的地面核磁共振反演方法，其特征是，所述步骤4中，各层的厚度和含水量值的移动权重w_h和w_n采用变步长搜索，即

各层的厚度的移动权重w_h为

w_h＝(1-N_I/N_max)△w_h    ⑥

式中，N_max为最大迭代次数，N_I为当前迭代次数，△w_h为厚度的固定步长。

各层的含水量的移动权重w_n为

w_n＝(1-N_I/N_max)△w_n    ⑦

式中，N_max为最大迭代次数，N_I为当前迭代次数，△w_n为含水量的固定步长。