Velocity model building serves as a crucial component for achieving high precision subsurface imaging. However, conventional velocity model building methods are often computationally expensive and time consuming. In recent years, with the rapid advancement of deep learning, particularly the success of generative models and neural operators, deep learning based approaches that integrate data and their statistics have attracted increasing attention in addressing the limitations of traditional methods. In this study, we propose a novel framework that combines generative models with neural operators to obtain high resolution velocity models efficiently. Within this workflow, the neural operator functions as a forward mapping operator to rapidly generate time lag reverse time migration (RTM) extended images from the true and migration velocity models. In this framework, the neural operator is acting as a surrogate for modeling followed by migration, which uses the true and migration velocities, respectively. The trained neural operator is then employed, through automatic differentiation, to gradually update the migration velocity placed in the true velocity input channel with high resolution components so that the output of the network matches the time lag images of observed data obtained using the migration velocity. By embedding a generative model, trained on a high-resolution velocity model distribution, which corresponds to the true velocity model distribution used to train the neural operator, as a regularizer, the resulting predictions are cleaner with higher resolution information. Both synthetic and field data experiments demonstrate the effectiveness of the proposed generative neural operator based velocity model building approach.


翻译:速度建模是实现高精度地下成像的关键环节。然而,传统速度建模方法通常计算成本高昂且耗时。近年来,随着深度学习的快速发展,特别是生成模型与神经算子的成功应用,融合数据及其统计特性的深度学习方法在克服传统方法局限性方面日益受到关注。本研究提出一种将生成模型与神经算子相结合的新型框架,以高效获取高分辨率速度模型。在该工作流程中,神经算子作为前向映射算子,能够基于真实速度模型与偏移速度模型快速生成时滞逆时偏移(RTM)扩展图像。在此框架下,神经算子充当了分别使用真实速度与偏移速度进行正演建模及偏移处理的替代模型。通过自动微分技术,利用训练好的神经算子逐步更新置于真实速度输入通道中的偏移速度模型,使其融入高分辨率分量,从而使网络输出与使用偏移速度获得的观测数据时滞图像相匹配。通过嵌入在对应神经算子训练所用真实速度模型分布的高分辨率速度模型分布上训练的生成模型作为正则化器,所得预测结果具有更清晰的细节与更高分辨率信息。合成数据与实测数据实验均验证了所提出的基于生成神经算子的速度建模方法的有效性。

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