論文の概要: Tensor Train Decomposition-based 3D Implicit Full Waveform Inversion with Multi-scale Structural Similarity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.22867v1
- Date: Mon, 22 Jun 2026 05:24:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-25 04:03:07.963223
- Title: Tensor Train Decomposition-based 3D Implicit Full Waveform Inversion with Multi-scale Structural Similarity
- Title(参考訳): テンソルトレイン分解に基づくマルチスケール構造類似性を持つ3次元インプリシトフルウェーブフォームインバージョン
- Authors: Liangsheng He, Chao Song, Tiansheng Chen, Tao Liu, Cai Liu,
- Abstract要約: 3次元フルウェーブフォームインバージョン(DFWI)は高分解能地下速度モデルを構築するための強力な手法である。
我々は,TT3DIFWI(TT-3DIFWI)の分解に基づく新しいテンソルトレインを提案する。
M-SSIMを用いたTT-3DIFWIは,初期モデルが貧弱な場合や低周波データを欠く場合であっても,正確かつ連続的な速度再構成を実現する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.423784206536407
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Three-dimensional full waveform inversion (3DFWI) is a powerful technique for reconstructing high-resolution subsurface velocity models. However, its application is often limited by high memory requirements, computational costs, and sensitivity to cycle skipping. To overcome these challenges, we propose a novel tensor train (TT) decomposition-based 3D implicit full waveform inversion framework (TT-3DIFWI) combined with a multi-scale structural similarity (M-SSIM) objective function. In this framework, the 3D velocity model is represented by TT decomposition as a product of a series of low-rank core tensors. Then, three axis-specific implicit neural network representations (INR) based on one-dimensional vector coordinates as input are constructed to predict these core tensors, rather than directly predicting the velocity model. This INR reparameterization method based on TT decomposition can significantly reduce the memory consumption of INR training while maintaining the accuracy and resolution of the 3D velocity model reconstruction. Meanwhile, the low-rank structure of TT decomposition also ensures the structural consistency of the reconstruction velocity, thereby improving the accuracy and continuity of the inversion result. Furthermore, the M-SSIM objective function can compare the multi-scale structural differences between predicted and observed data, and utilize the ultra-low frequency features to reduce cycle skipping. Numerical experiments on synthetic and challenging land datasets demonstrate that TT-3DIFWI with M-SSIM achieves accurate and continuous velocity reconstruction, even with poor initial models or missing low-frequency data.
- Abstract(参考訳): 3次元フルウェーブフォームインバージョン(DFWI)は高分解能地下速度モデルを構築するための強力な手法である。
しかし、その応用は高いメモリ要件、計算コスト、サイクルスキップに対する感度によって制限されることが多い。
これらの課題を克服するために,新しいテンソルトレイン (TT) による3次元暗黙完全波形逆変換フレームワーク (TT-3DIFWI) とマルチスケール構造類似性 (M-SSIM) を組み合わせて提案する。
このフレームワークでは、3次元速度モデルがTT分解によって、一連の低ランクコアテンソルの積として表現される。
次に、入力としての1次元ベクトル座標に基づく3つの軸特異的暗黙ニューラルネットワーク表現(INR)を構築し、速度モデルを直接予測するのではなく、これらのコアテンソルを予測する。
TT分解に基づくINR再パラメータ化法は、3次元速度モデル再構成の精度と解像度を維持しつつ、INRトレーニングのメモリ消費を著しく低減することができる。
一方、TT分解の低ランク構造は、再構成速度の構造的整合性も確保し、逆解析結果の精度と連続性を向上させる。
さらに、M-SSIM目的関数は、予測データと観測データのマルチスケール構造差を比較し、超低周波特性を用いてサイクルスキップを低減することができる。
合成および挑戦的な陸域データセットに関する数値実験により,TT-3DIFWIとM-SSIMは,初期モデルが貧弱であったり低周波データが欠如している場合でも,正確な連続的な速度再構成を実現することが示された。
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