• Pytorch实现波阻抗反演


    Pytorch实现波阻抗反演

    1 引言

    地震波阻抗反演是在勘探与开发期间进行储层预测的一项关键技术。地震波阻抗反演可消除子波影响,仅留下反射系数,再通过反射系数计算出能表征地层物性变化的物理参数。常用的有道积分、广义线性反演、稀疏脉冲反演、模拟退火反演等技术。

    随着勘探与开发的深入,研究的地质目标已经从大套厚层砂体转向薄层砂体,而利用常规波阻抗反演方法刻画薄层砂体不仅要消耗大量人力、物力,且反演得到的波阻抗精度也难以满足实际需求。近年来,深度学习在地震反演和解释等地震领域显现出了巨大的潜力,其中,卷积神经网络(Convolution Neural Networks,CNN)是解决地震反演的一大有力工具。本文将介绍如何搭建CNN网络进行波阻抗反演。

    2 Python环境配置

    我们将使用Python语言以及Pytorch深度学习框架完成实验,因此首先需要配置Python环境。

    (1)安装Anaconda

    下载地址Anaconda | The World's Most Popular Data Science Platform

    Anaconda是一个开源的Python和R语言的发行版本,用于计算科学(数据科学、机器学习、大数据处理和预测分析),致力于简化软件包管理系统和部署。

    安装过程“下一步、下一步”,在这一步时,勾选添加Anaconda到环境变量(注意:在环境变量中有QT、R语言等时,须在“编辑环境变量”中手动将Anaconda路径下移,防止变量、路径被覆盖)

    (tips:Python和Anaconda都有蟒蛇的意思)

    选择Anaconda主要有几个原因:

    • Anaconda的包使用软件包管理系统Conda进行管理,提供了conda install xxx命令,与pip install xxx功能相同。当pip安装库出现一些未知错误时,Conda可以作为补充,省去非必要的报错纠结;
    • Anaconda整合了本机中的Python环境与Python包路径,并且提供虚拟环境管理,使得不同Python版本(Python2.x,Python3.x)、CPU/GPU版第三方库可以并列共存。避免了在今后使用中出现版本、路径、环境混乱的问题;
    • 下载安装Anaconda可以一键获取新手套装,无需从Python官网从零开始。

    随Anaconda一同下载的有

    • Anaconda Navigator:是包含在Anaconda中的图形用户界面,用户可以通过Anaconda Navigator启动应用,在不使用命令行的情况下管理软件包、创建虚拟环境和管理路径。

    • Jupyter Notebook:是一个基于Web的交互式计算环境,用于创建Jupyter Notebook文档。这类文档是一个JSON文档,包含一个有序的输入/输出单元格列表,这些单元格可以包含代码、文本(使用Markdown语言)、数学、图表和富媒体 (Rich media),通常以“.ipynb”结尾扩展。Jupyter Notebook的最大的优点就是可以“做一步看一步”,对于初学和开荒Python项目时,可以更简单、高效地编程。

    • Spyder,是一个开源、免费的Python集成开发环境(IDE)。其最大优点是模仿MATLAB的“工作空间”的功能,便于观察变量的值、维度、类型等信息。

    • Anaconda Prompt:等同Window PowerShell和cmd。

    (2)安装Pycharm

    下载地址Download PyCharm: Python IDE for Professional Developers by JetBrains

    由捷克JetBrains公司专为Python打造,PyCharm具备一般IDE的功能,比如,调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等等。PyCharm是商业软件,与Visual Stidio类似,有收费的专业版(Professional)和免费的社区版(Community),社区版能够满足一般编程需要,专业版集成了Jupyter Notebook并且支持远程开发。

    下载Community版后,安装过程除了调整路径外,没有需要操作的地方,非必须的可选项都不打勾,然后“下一步下一步”。

    安装完成后来到新建工程,以及配置Python环境的环节:

    第一次创建工程、加载环境需要等上几分钟,读条完成后,这个工程的Python环境及编辑器就配置完成了。

    3 Pytorch实战

    首先我们需要在本地安装Pytorch,打开Anaconda Prompt或Window PowerShell或cmd,安装指令为

    pip install torch torchvision torchaudio 
    或者
    conda install pytorch torchvision torchaudio cpuonly -c pytorch 
    

    即可安装CPU版Pytorch(GPU版的安装稍复杂,此处不作详细介绍),随后开始本次项目的实战部分。

    (1)数据准备

    Step 1 导入数据

    导入的数据包括地震记录,此处的数据已经被整理存储为.mat格式,通过scipy.io库将其读入。地震道与波阻抗数据都是文件中的键值对,从原始数据中抽取出部分作为实验数据集。

    dataframe = sio.loadmat('Train_DataSyn_Ricker30.mat')
    
    #从文件中分别提取提取地震道与波阻抗数据
    Seismic_data = dataframe['Seismic']				#地震道
    Impedance_data = dataframe['Imp']/1e6		#波阻抗
    
    #随机抽取部分道,作为训练集
    howMany = 2020 
    np.random.seed(9)	#随机种子,便于复现
    indxRand = [randint(0,dataframe['Seismic'].shape[1]-1) for p in range(0,howMany)]	#随机索引
    
    #地震道
    Seismic_data = Seismic_data.transpose()	#转置
    Seismic_data = Seismic_data[indxRand,:]	#通过索引抽取
    #波阻抗
    Impedance_data = Impedance_data.transpose()	
    Impedance_data = Impedance_data[indxRand,:]
    
    

    数据展示如下:

    我们的目标即是通过建立CNN模型挖掘规律,建立地震振幅属性波阻抗的映射,在未知波阻抗的地方可用地震记录进行预测,实现波阻抗反演。

    Step 2 分割数据集

    通常一个机器学习项目会需要我们对数据集进行分割,划分为训练集(建模)、验证集(调整超参数与初步评估)和测试集(评估模型)。

    #其中验证集500个,测试集1000个,剩余(520)为训练集
    howManyToValidate = 500
    howManyToTest = 1000
    
    #对输入Seismic与标签Imp进行相同的索引与处理
    #用numpy索引切片的方式进行划分
    valX = (Seismic_data[:howManyToValidate,:])
    testX = (Seismic_data[howManyToValidate:howManyToValidate+howManyToTest,:])
    trainX = (Seismic_data[howManyToValidate+howManyToTest:,:])
    
    valImp = (Impedance_data[:howManyToValidate,:])
    testImp = (Impedance_data[howManyToValidate:howManyToValidate+howManyToTest,:])
    trainImp = (Impedance_data[howManyToValidate+howManyToTest:,:])
    
    #转为torch中的Tensor格式
    #此时数据为(道数,采样点数)的二维数组,按照torch的输入格式整理为(道数,数据高度,数据长度),便于后续输入道CNN网络中
    valX = torch.FloatTensor(np.reshape(valX, (valX.shape[0], 1, valX.shape[1])))
    testX = torch.FloatTensor(np.reshape(testX, (testX.shape[0], 1, testX.shape[1])))
    trainX = torch.FloatTensor(np.reshape(trainX, (trainX.shape[0], 1, trainX.shape[1])))
    
    valImp = torch.FloatTensor(np.reshape(valImp, (valImp.shape[0], 1, valImp.shape[1])))
    testImp = torch.FloatTensor(np.reshape(testImp, (testImp.shape[0], 1, testImp.shape[1])))
    trainImp = torch.FloatTensor(np.reshape(trainImp, (trainImp.shape[0], 1, trainImp.shape[1])))
    

    (2) 建模

    Step 1 建立网络

    采用一维卷积神经网络(1D CNN)进行波阻抗的生成与预测,具体步骤与结构如下图。

    创建神经网络通常也就是创建一个继承自torch.nn.Module的类,而将网络层及其连接定义在类中的方法中

    noOfNeurons = 60		#定义卷积核个数
    dilation = 1			
    kernel_size = 300		#卷积核尺寸
    stride = 1				#卷积核滑动步长
    padding = int(((dilation*(kernel_size-1)-1)/stride-1)/2)	#0填充个数
    
    class CNN(nn.Module):					
        def __init__(self):					#构造函数
            super(CNN, self).__init__()		#前面三行为固定格式
            self.layer1 = nn.Sequential(	#nn.Sequential为一个顺序的容器
                #Conv1d的前两个参数分别表示输入通道数与输出通道数,又有卷积核个数=卷积层输出通道数
                nn.Conv1d(1, noOfNeurons, kernel_size=kernel_size, stride=1, padding = padding+1),#卷积层
                nn.ReLU())	#ReLu激活函数
    
            self.layer2 = nn.Sequential(
                nn.Conv1d(noOfNeurons, 1, kernel_size=kernel_size, stride=1, padding = padding+2),
                nn.ReLU())
    
        def forward(self, x):	#在forward中将网络像搭积木一样连接起来
            out = self.layer1(x)	
            out = self.layer2(out)
    
            return out
    
    cnn = CNN()		#实例对象
    

    注:①在PyTorch中,可以把神经网络类中forward函数看作一个专用函数,它专门用于编写前向传播的计算方法,并且已经写在了nn.Module的“出厂设置”中,在传入数据时便会开始执行,如上例中,使用cnn(x)本质上等于cnn.forward(x),显式使用后者反而报错。

    ②关于激活函数

    激活函数给神经元引入了非线性因素,使得神经网络可以任意逼近任何非线性函数,能够完成极其复杂的分类或回归任务。若没有激活函数,则每层就相当于矩阵乘法。

    Sigmoid——nn.Sigmoid()

    Sigmoid(x)=σ(x)=11+exp(x)

    优点:

    能够将函数压缩至区间[0,1]之间,保证数据稳定,波动幅度小

    缺点:

    • 函数在两端的饱和区梯度趋近于0,当反向传播时容易出现梯度消失或梯度爆炸
    • 输出不是0均值(zero-centered),导致收敛缓慢
    • 运算量较大

    如果我们在多个层中堆叠sigmoid,则系统学习效率可能低下,并且需要仔细初始化。因此,对于深度神经网络,首选ReLU函数。

    ReLU(Rectified Linear Unit,修正线性单元)——nn.ReLU()

    ReLU(x)=(x)+=max

    优点:

    • 梯度不饱和,收敛速度快
    • 减轻反向传播时梯度弥散的问题
    • 无需进行指数运算,运算速度快、复杂度低

    缺点:

    • 输出不是0均值(zero-centered)
    • 对参数初始化和学习率非常敏感,容易出现神经元死亡。

    常用的激活函数还有许多:

    Step 2 定义训练参数

    #定义与训练有关的超参数
    num_epochs = 500		#迭代轮数
    batch_size = 1			#批次大小
    learning_rate = 0.001	#学习率
    batch_size_tot = trainX.shape[0]	
    no_of_batches = int((batch_size_tot - batch_size_tot%batch_size)/batch_size)	#总批数
    
    loss_fn = nn.MSELoss()	#损失函数,此处为一个回归任务,采用均方根误差作为损失值
    optimizer = torch.optim.Adam(cnn.parameters(), lr=learning_rate)	#优化器选择为Adam
    

    注:①pytorch中的nn模块提供了很多可以直接使用的loss函数,常用的有:

    损失函数 名称 适用场景
    torch.nn.MSELoss() 均方误差损失 回归
    torch.nn.L1Loss() 平均绝对值误差损失 回归
    torch.nn.CrossEntropyLoss() 交叉熵损失 多分类
    torch.nn.BCELoss() 二分类交叉熵损失 二分类
    torch.nn.MultiLabelMarginLoss() 多标签分类的损失 多标签分类

    ②使用Loss函数会对每个样本计算其损失,然后开始梯度下降去降低损失w+=-\alpha dx,最基础的是一次优化输入一个样本的随机梯度下降(Stochastic gradient descent,SGD),或是一个小批次(Mini-batch)。除此之外还有很多种不同的优化器,torch.optim是一个实现了各种优化算法的库。它们采取不同的策略更新梯度,比初始的梯度下降更加高效:

    函数 描述 公式
    torch.optim.SGD SGD算法 w=w-{\frac {\eta }{n}}\sum _{i=1}^{n}\nabla J_{i}(w)
    torch.optim.SGD
    (Momentum=0.9...)
    Momentum算法 m=b_1*m-\alpha dx
    w=w+m
    torch.optim.AdaGrad AdaGrad算法 v=v+dx^2
    w=w-\alpha *\frac{dx}{\sqrt v }
    torch.optim.RMSProp RMSprop算法
    (Root Mean Square Prop)
    Momentum+AdaGrad
    v=b_1*v+(1-b_1)*dx^2
    w=w-\alpha *\frac{dx}{\sqrt v }
    torch.optim.Adam Adam算法
    (Adaptive momentum)
    m=b_1*m+(1-b_1)*dx
    v=b_2*v+(1-b_2)*dx^2
    w=w-\alpha *\frac{m}{\sqrt v }

    Step3 训练

    for epoch in range(num_epochs):		#开始迭代
        for i in range(no_of_batches):
         	#地震道数据
            #通过手动索引的方式建立batch
            #使用Variable对Tensor进行封装,便于改变Tensor的.data、.grad、.grad_fn属性
            traces = Variable(trainX[i*batch_size:(i+1)*batch_size,:,:])
            imp_label = Variable(trainImp[i*batch_size:(i+1)*batch_size,:,:])
    
            '''以下5行代码为固定格式,几乎所有pytorch网络都是同样的'''
            outputs = cnn(traces)	#将训练数据输入道cnn模型中,前向传播
    
            loss = loss_fn(outputs, imp_label)	#计算损失
            optimizer.zero_grad()			#每一批次计算完成后梯度清零
            loss.backward()					#反向传播
            optimizer.step()				#梯度更新
    
    
        #然后在每一批次训练完成后,用交叉验证集检验
        traces_val = Variable(valX)
        outputs_val = cnn(traces_val)
        imp_val = Variable(valImp)
        loss_val = loss_fn(outputs_val, imp_val)
    
        #打印
        print ('Epoch [%d/%d], Iter [%d], Train Loss: %.6f, Validation Loss: %.6f'
               %(epoch+1, num_epochs, i+1, loss.data.cpu().numpy(), loss_val.data.cpu().numpy()))
    

    输出如下:

    Epoch [1/500], Iter [1400], Train Loss: 0.357334, Train Loss: 0.099698, Validation Loss: 0.489520, Validation Loss: 0.121744
    Epoch [2/500], Iter [1400], Train Loss: 0.279390, Train Loss: 0.088157, Validation Loss: 0.453510, Validation Loss: 0.117180
    Epoch [3/500], Iter [1400], Train Loss: 0.249917, Train Loss: 0.083377, Validation Loss: 0.435483, Validation Loss: 0.114828
    Epoch [4/500], Iter [1400], Train Loss: 0.277595, Train Loss: 0.087873, Validation Loss: 0.431772, Validation Loss: 0.114337
    ...
    

    模型的损失值曲线图如下:

    (3)预测

    Step 1 预测测试集

    通常测试集也是有标签的,我们能够直观地对比模型的预测效果与精度。

    #抽取出待测的地震道
    sampleNumber = 25
    TestingSetSeismicTrace = Variable(testX[sampleNumber:sampleNumber+1,:,:])	#输入数据
    
    CNN_ImpedancePrediction = cnn(TestingSetSeismicTrace)		#预测结果
    

    图中展示了4道的真实波阻抗与CNN预测波阻抗:

    Step 2 保存&加载模型

    训练一次模型往往需要花费很长时间,将模型保存下来,在需要的时候载入,避免关闭程序后再重新训练。

    #保存模型
    with open('cnn.pkl', 'wb') as pickle_file:
         torch.save(cnn.state_dict(), pickle_file)
    
    #加载模型
    #加载时需要先实例化对象
    cnn_new = CNN()
    with open('cnn.pkl', 'rb') as pickle_file:
         cnn_new.load_state_dict(torch.load(pickle_file))
    

    Step 3 应用

    应用时往往没有标签(波阻抗),需要模型由已知数据预测未知。

    dataframe = sio.loadmat('HardTest_DataSyn_Ricker30.mat')
    
    TestingSeismic = dataframe['wz_with_multiples']
    TestingSeismic = TestingSeismic.transpose()[:, 0:333]
    
    TestingImpedance = dataframe['IpTimeVec']/1e6
    TestingImpedance = TestingImpedance.transpose()[:, 0:333]
    
    print(TestingImpedance.shape[1])
    
    sampleNumber = 25
    
    #抽取应用数据的地震道
    AppSeismicTrace = AppSeismic[sampleNumber,:]
    
    #Numpy.array-->Tensor-->Variable
    AppSeismicTraceTorch = torch.FloatTensor(np.reshape(AppSeismicTrace, (1,1,  AppSeismicTrace.shape[0])))	#输入尺寸与训练集保持一致,第一个1表示应用当前单个样本
    
    AppSeismicTraceTorch = Variable(AppSeismicTraceTorch)	#封装成Variable
    #用加载的cnn_new模型去预测
    CNN_ImpedancePrediction = cnn_new(AppSeismicTraceTorch)
    
    于是,我们便完成了,通过建立神经网络模型,从地震记录反演波阻抗的整个过程。

    完整代码

    import torch.nn as nn
    import torch.autograd
    from torch.autograd import Variable
    import scipy.io as sio
    import matplotlib.pyplot as plt
    %matplotlib inline
    %config InlineBackend.figure_format = 'svg'
    import numpy as np
    from random import randint
    
    #******************导入数据*********************
    dataframe = sio.loadmat('Train_DataSyn_Ricker30.mat')
    
    #从文件中分别提取提取地震道与波阻抗数据
    Seismic_data = dataframe['Seismic']				#地震道
    Impedance_data = dataframe['Impedance']/1e6		#波阻抗
    
    #随机抽取部分道,作为训练集
    howMany = 2020
    np.random.seed(9)	#随机种子,便于复现
    indxRand = [randint(0,dataframe['Seismic'].shape[1]-1) for p in range(0,howMany)]	#随机索引
    
    #地震道
    Seismic_data = Seismic_data.transpose()	#转置
    Seismic_data = Seismic_data[indxRand,:]	#通过索引抽取
    #波阻抗
    Impedance_data = Impedance_data.transpose()
    Impedance_data = Impedance_data[indxRand,:]
    
    dt = 4.3875e-4
    time = np.linspace(0,(Seismic_data.shape[1]-1)*dt,Seismic_data.shape[1])
    
    #*********************分割数据集****************************
    
    #其中验证集500个,测试集1000个,剩余(520)为训练集
    howManyToValidate = 500
    howManyToTest = 1000
    
    #对输入Seismic与标签Imp进行相同的索引与处理
    #用numpy索引切片的方式进行划分
    valX = (Seismic_data[:howManyToValidate,:])
    testX = (Seismic_data[howManyToValidate:howManyToValidate+howManyToTest,:])
    trainX = (Seismic_data[howManyToValidate+howManyToTest:,:])
    
    valImp = (Impedance_data[:howManyToValidate,:])
    testImp = (Impedance_data[howManyToValidate:howManyToValidate+howManyToTest,:])
    trainImp = (Impedance_data[howManyToValidate+howManyToTest:,:])
    
    #转为torch中的Tensor格式
    #此时数据为(道数,采样点数)的二维数组,按照torch的输入格式整理为(道数,数据高度,数据长度),便于后续输入道CNN网络中
    valX = torch.FloatTensor(np.reshape(valX, (valX.shape[0], 1, valX.shape[1])))
    testX = torch.FloatTensor(np.reshape(testX, (testX.shape[0], 1, testX.shape[1])))
    trainX = torch.FloatTensor(np.reshape(trainX, (trainX.shape[0], 1, trainX.shape[1])))
    
    valImp = torch.FloatTensor(np.reshape(valImp, (valImp.shape[0], 1, valImp.shape[1])))
    testImp = torch.FloatTensor(np.reshape(testImp, (testImp.shape[0], 1, testImp.shape[1])))
    trainImp = torch.FloatTensor(np.reshape(trainImp, (trainImp.shape[0], 1, trainImp.shape[1])))
    
    
    #********************建模*********************
    noOfNeurons = 60		#定义卷积核个数
    dilation = 1
    kernel_size = 300		#卷积核尺寸
    stride = 1				#卷积核滑动步长
    padding = int(((dilation*(kernel_size-1)-1)/stride-1)/2)	#0填充个数
    
    class CNN(nn.Module):
        def __init__(self):					#构造函数
            super(CNN, self).__init__()		#前面三行为固定格式
            self.layer1 = nn.Sequential(	#nn.Sequential为一个顺序的容器
                #Conv1d的前两个参数分别表示输入通道数与输出通道数,又有卷积核个数=卷积层输出通道数
                nn.Conv1d(1, noOfNeurons, kernel_size=kernel_size, stride=1, padding = padding+1),#卷积层
                nn.ReLU())	#ReLu激活函数
    
            self.layer2 = nn.Sequential(
                nn.Conv1d(noOfNeurons, 1, kernel_size=kernel_size, stride=1, padding = padding+2),
                nn.ReLU())
    
        def forward(self, x):	#在forward中将网络像搭积木一样连接起来
            out = self.layer1(x)
            out = self.layer2(out)
    
            return out
    
    cnn = CNN()		#实例对象
    
    #*************************训练************************
    #定义与训练有关的超参数
    num_epochs = 500		#迭代轮数
    batch_size = 1			#批次大小
    learning_rate = 0.001	#学习率
    batch_size_tot = trainX.shape[0]
    no_of_batches = int((batch_size_tot - batch_size_tot%batch_size)/batch_size)	#总批数
    
    loss_fn = nn.MSELoss()	#损失函数,此处为一个回归任务,采用均方根误差作为损失值
    optimizer = torch.optim.Adam(cnn.parameters(), lr=learning_rate)	#优化器选择为Adam
    
    for epoch in range(num_epochs):		#开始迭代
        for ii in range(no_of_batches):
         	#地震道数据
            #通过手动索引的方式建立batch
            #使用Variable对Tensor进行封装,便于改变Tensor的.data、.grad、.grad_fn属性
            traces = Variable(trainX[ii*batch_size:(ii+1)*batch_size,:,:])
            imp_label = Variable(trainImp[ii*batch_size:(ii+1)*batch_size,:,:])
    
            '''以下5行代码为固定格式,几乎所有pytorch网络都是同样的'''
            outputs = cnn(traces)	#将训练数据输入道cnn模型中,前向传播
    
            loss = loss_fn(outputs, imp_label)	#计算损失
            optimizer.zero_grad()			#每一批次计算完成后梯度清零
            loss.backward()					#反向传播
            optimizer.step()				#梯度更新
    
    
        #然后在每一批次训练完成后,用交叉验证集检验
        traces_val = Variable(valX)
        outputs_val = cnn(traces_val)
        imp_val = Variable(valImp)
        loss_val = loss_fn(outputs_val, imp_val)
    
        #打印
        print ('Epoch [%d/%d], Iter [%d], Train Loss: %.6f, Validation Loss: %.6f'
               %(epoch+1, num_epochs, ii+1, loss.data.cpu().numpy(), loss_val.data.cpu().numpy()))
    
    #**********************测试集可视化对比**************************
    #取出4道
    sampleNumbers = np.array([21,50,162,206])
    
    fig, axs = plt.subplots(1, 4, sharey=True)
    axs[0].invert_yaxis()
    fig.suptitle('Samples of Testing Data Predictions')
    
    for i in range(4):
        sampleNumber = sampleNumbers[i];
    
        TestingSetSeismicTrace = Variable(testX[sampleNumber:sampleNumber+1,:,:])
    
        CNN_ImpedancePrediction = cnn(TestingSetSeismicTrace)
    
        #Numpy数据作图用
        TestingSetSeismicTrace = testX[sampleNumber,:].numpy().flatten()
        TestingSetImpedanceTrace = testImp[sampleNumber,:].numpy().flatten()
        CNN_ImpedancePrediction = CNN_ImpedancePrediction.data.cpu().numpy().flatten()
    
        line1, = axs[i].plot(TestingSetImpedanceTrace, time, 'r-')
        axs[i].set_xlabel('Impedance')
        if i==0:
            axs[i].set_ylabel('Time(s)')
        line2, = axs[i].plot(CNN_ImpedancePrediction, time, 'k--')
    lgd = plt.legend((line1, line2), ('True Impedance', 'CNN Impedance'), bbox_to_anchor=(1.05, 1), loc=2, borderaxespad=0.)
    
    #********************模型保存&加载*********************
    
    #保存模型
    with open('cnn.pkl', 'wb') as pickle_file:
         torch.save(cnn.state_dict(), pickle_file)
    
    #加载模型
    #加载时需要先实例化对象
    cnn_new = CNN()
    with open('cnn.pkl', 'rb') as pickle_file:
         cnn_new.load_state_dict(torch.load(pickle_file))
    
    #**********************应用************************
    Appdataframe = sio.loadmat('HardTest_DataSyn_Ricker30.mat')
    
    AppSeismic = Appdataframe['Seismic']
    AppSeismic = AppSeismic.transpose()
    
    sampleNumber = 25
    
    #抽取应用数据的地震道
    AppSeismicTrace = AppSeismic[sampleNumber,:]
    
    #Numpy.array-->Tensor-->Variable
    AppSeismicTraceTorch = torch.FloatTensor(np.reshape(AppSeismicTrace, (1,1,  AppSeismicTrace.shape[0])))	#输入尺寸与训练集保持一致,第一个1表示应用当前单个样本
    
    AppSeismicTraceTorch = Variable(AppSeismicTraceTorch)	#封装成Variable
    #用加载的cnn_new模型去预测
    CNN_ImpedancePrediction = cnn_new(AppSeismicTraceTorch)
    
    #作图
    fig, ax1 = plt.subplots()
    ax1.plot(time, AppSeismicTrace, 'b-')
    ax1.set_xlabel('time (s)')
    
    ax1.set_ylabel('Seismic Amplitude', color='b')
    ax1.tick_params('y', colors='b')
    
    ax2 = ax1.twinx()
    ax2.plot(time, CNN_ImpedancePrediction.detach().numpy().flatten(), 'r-')
    ax2.set_ylabel('Impedance', color='r')
    ax2.tick_params('y', colors='r')
    
    fig.tight_layout()
    plt.show()
    

    数据与源码CNN_based_impedance_inversion/Challenge_testing_Facies_variograms at master · vishaldas/CNN_based_impedance_inversion (github.com)

    引用文献

    [1] Vishal Das;Ahinoam Pollack;Uri Wollner;Tapan Mukerji.Convolutional neural network for seismic impedance inversion[J].Geophysics,2019,Vol.84(6): R869-R880

    [2]王治强. 稀疏脉冲反褶积及其波阻抗反演研究[D].中国石油大学(北京),2018.DOI:10.27643/d.cnki.gsybu.2018.001091.

    [3] Activation and loss functions (part 1) · Deep Learning (atcold.github.io)

    [4] https://www.w3cschool.cn/article/78828381.html

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/GeophysicsWorker/p/16399257.html