論文の概要: A Unified Framework for Forward and Inverse Problems in Subsurface Imaging using Latent Space Translations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.11247v2
- Date: Wed, 16 Oct 2024 01:41:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-17 09:43:20.528768
- Title: A Unified Framework for Forward and Inverse Problems in Subsurface Imaging using Latent Space Translations
- Title(参考訳): 潜時空間変換を用いた地表面イメージングにおける前方・逆問題の一構成法
- Authors: Naveen Gupta, Medha Sawhney, Arka Daw, Youzuo Lin, Anuj Karpatne,
- Abstract要約: 本稿では,GFI(Generalized Forward-Inverse)フレームワークと呼ばれる,この分野における先行研究を特徴付ける統一フレームワークを提案する。
GFIは、GFIの特定のインスタンス化とみなすことができる地下画像の深層学習における従来の成果を包含していることを示す。
また,GFI のフレームワークとして,潜在 U-Net と非可逆 X-Net の2つの新しいモデルアーキテクチャを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.590290812962884
- License:
- Abstract: In subsurface imaging, learning the mapping from velocity maps to seismic waveforms (forward problem) and waveforms to velocity (inverse problem) is important for several applications. While traditional techniques for solving forward and inverse problems are computationally prohibitive, there is a growing interest in leveraging recent advances in deep learning to learn the mapping between velocity maps and seismic waveform images directly from data. Despite the variety of architectures explored in previous works, several open questions still remain unanswered such as the effect of latent space sizes, the importance of manifold learning, the complexity of translation models, and the value of jointly solving forward and inverse problems. We propose a unified framework to systematically characterize prior research in this area termed the Generalized Forward-Inverse (GFI) framework, building on the assumption of manifolds and latent space translations. We show that GFI encompasses previous works in deep learning for subsurface imaging, which can be viewed as specific instantiations of GFI. We also propose two new model architectures within the framework of GFI: Latent U-Net and Invertible X-Net, leveraging the power of U-Nets for domain translation and the ability of IU-Nets to simultaneously learn forward and inverse translations, respectively. We show that our proposed models achieve state-of-the-art (SOTA) performance for forward and inverse problems on a wide range of synthetic datasets, and also investigate their zero-shot effectiveness on two real-world-like datasets.
- Abstract(参考訳): 地下イメージングでは、速度マップから地震波形(前方問題)、波形から速度(逆問題)へのマッピングを学習することが、いくつかの応用において重要である。
従来の前方・逆問題の解法は計算的に禁止されているが,近年の深層学習の進歩を活用して,データから直接速度マップと地震波形画像のマッピングを学ぶことへの関心が高まっている。
以前の研究で探索された様々なアーキテクチャにもかかわらず、潜在空間サイズの影響、多様体学習の重要性、翻訳モデルの複雑さ、前方および逆問題の共同解決の価値など、いくつかのオープンな疑問は未解決のままである。
本稿では,この領域における先行研究を体系的に特徴付ける統一的枠組みとして,多様体と潜時空間変換の仮定に基づく一般化フォワード・インバース(GFI)フレームワークを提案する。
GFIは、GFIの特定のインスタンス化とみなすことができる地下画像の深層学習における従来の成果を包含していることを示す。
Invertible X-NetとLatent U-Netの2つの新しいモデルアーキテクチャを提案し、ドメイン翻訳にU-NetのパワーとIU-Netの能力を活用して、それぞれに前方と逆翻訳を同時に学習する。
提案したモデルでは, 広範囲の合成データセットにおいて, 前方および逆問題に対して, 最先端(SOTA)性能を実現するとともに, 実世界の2つのデータセットにおけるゼロショットの有効性について検討した。
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