[发明专利]一种煤矿井下二维矿震成像训练数据集生成方法

权利要求书

1.一种煤矿井下二维矿震成像训练数据集生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定目标区域网格剖分参数和震源、检波器参数；

选定正方形目标区域，剖分为m×m的网格，其中m＝2ⁿ，n为大于0的整数；记剖分完成后的波速分布矩阵为VS，VS中的每个元素代表目标区域网格中的波速，同一网格中的波速值相同，记震源位置、子波参数、检波器位置等参数为SSP；

步骤2：确定小波分解尺度；

记小波分解尺度为WaDeSca，WaDeSca满足1≤WaDeSca≤n且为整数，选用与消失矩为1的Daubechies小波等价的Haar小波作为小波分解的基；

步骤3：确定目标区域小波系数向量格式；

记目标区域小波系数向量为WaCofMtr，由于只是同一对象在不同域中的表示，VS与WaCofMtr一一对应，即一个波速分布向量对应一个小波系数向量；

记由VS得WaCofMtr的过程为WaCofMtr＝S_TO_W(VS)，逆过程为VS＝W_TO_S(WaCofMtr)，向量WaCofMtr的长度与VS中元素数量一致，均为2²ⁿ＝m²个，除最大尺度WaDeSca外，每个尺度的小波系数均由水平小波系数向量、垂直小波系数向量、斜向小波系数向量组成，这三个向量的长度一致且与当前分解尺度有关，其长度公式为：2^2(n-CWS)，其中CWS为当前尺度；最大尺度WaDeSca包含尺度系数向量A_WaDeSca和相应的三个小波系数向量H_WaDeSca、V_WaDeSca和D_WaDeSca，这四个向量的长度也满足公式2^2(n-CWS)；为WaCofMtr中的每个元素赋坐标用于标识每个元素，则由左到右，WaCofMtr中各元素对应的坐标向量为WaCofMtrCod＝[1,2,3,L,m²]；

步骤4：确定目标区域小波系数上、下限及取样间隔；

记目标区域小波系数参数矩阵为WaCofMtrPa，WaCofMtrPa矩阵的第1行1,2,3,L,n_WCMP,L,m²，为小波系数坐标，用于标识当前列参数应用于WaCofMtr中的哪一列，第2行ul₁,L,ul_WCMP,L,为小波系数取值上限，第3行ll₁,L,ll_WCMP,L,为小波系数取值下限，第4行it₁,L,it_WCMP,L,为小波系数取样间隔，第5行nu₁,L,nu_WCMP,L,为小波系数值数量，下标WCMP满足1≤WCMP≤m²且为整数；

步骤5：确定矩阵WaCofMtrPa分裂倍数；

记WaCofMtrPa的分裂倍数为NWCMP，其值为其中n_N为大于0的整数，NWCMP需满足NWCMP＜mnw；

步骤6：根据分裂倍数NWCMP对WaCofMtrPa进行分解；

记WaCofMtrPa分解后的矩阵集合为WaCofMtrPaClus，WaCofMtrPaClus中矩阵数量为n_WCMPC，初始化WaCofMtrPaClus，将矩阵WaCofMtrPa存入矩阵集合WaCofMtrPaClus中，此时矩阵集合中只有1个矩阵，初始化计数值i＝0，判断i是否小于n_N，如果小于n_N，执行i＝i+1，并将WaCofMtrPaClus中矩阵数量提高为原来2倍，然后再次判断i是否小于n_N，如果小于n_N，再次执行i＝i+1，并将WaCofMtrPaClus中矩阵数量提高为原来2倍，依次进行循环，直至i大于等于n_N，分解过程完成，并返回WaCofMtrPaClus；

步骤7：根据WaCofMtrPaClus生成所有可能的WaCofMtr，通过正演获得地震记录；

记由WaCofMtrPaClus得WaCofMtr的过程为WCMP_TO_WCM，则有：

{WaCofMtr₁,WaCofMtr₂,…,WaCofMtr_mnw}＝WCMP_TO_WCM(WaCofMtrPaClus)

则应从模型空间S中选出的模型集合为：

{VS₁,VS₂,…,VS_mnw}＝W_TO_S({WaCofMtr₁,WaCofMtr₂,…,WaCofMtr_mnw})；

记通过常密度声波方程正演获得地震记录的过程为FW，则与各模型对应的理论地震记录集合为：

{TheSei₁,TheSei₂,…,TheSei_mnw}＝FW({VS₁,VS₂,…,VS_mnw})；

由于WaCofMtrPaClus是矩阵的集合，因此以上生成正演地震记录的过程可以在多核计算机或计算机集群上并行执行以提高计算速度。

2.根据权利要求1所述的一种道煤矿井下二维矿震成像训练数据集生成方法，其特征在于，在步骤4中，WaCofMtrPa中的第WCMP列代表WaCofMtr中第WCMP列元素的取样范围，规则如下：

若ul_WCMP＝ll_WCMP，则nu_WCMP＝1，表示WaCofMtr中第WCMP列元素可能的取值仅有一个，且其值等于ul_WCMP；

若ul_WCMP＞ll_WCMP，则表示WaCofMtr中的第WCMP列元素以it_WCMP为间隔从上限ul_WCMP开始，在上限ul_WCMP至下限ll_WCMP范围内取值，取样间隔it_WCMP满足it_WCMP＞0，同时，上限ul_WCMP不小于下限ll_WCMP。