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강인한 역산으로서의 하이브리드 $l^1/l^2$ norm IRLS 방법의 효율적 구현기법
An Efficient Implementation of Hybrid $l^1/l^2$ Norm IRLS Method as a Robust Inversion 원문보기

물리탐사 = Geophysical exploration, v.10 no.2, 2007년, pp.124 - 130  

지준 (한성대학교 정보시스템공학과)

초록
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탄성파 역산에 있어서 가장 널리 사용되는 최소자승($l^2$ norm)해는 이상치(outlier)에 매우 민감하게 반응하는 경향이 있다. 이에 반해서 $l^1$ norm을 최소화하는 해는 이상치에 강인한 면을 보이나 일반적으로 좀 더 많은 계산이 필요하다. 반복적가중의 최소자승법(Iteratively reweighted least squares [IRLS] method)을 이용하면 이러한 $l^1$ norm 문제의 근사해(approximate solution)를 효율적으로 구할 수 있다. 본 논문에서는 작은 크기의 잔여분은 $l^2$ norm으로 처리하며, 큰 크기의 잔여분은 $l^1$ norm으로 처리하는 하이브리드 $l^1/l^2$ norm 최소화를 IRLS 방법에 쉽게 적용하는 구현 기법을 소개한다. 소개된 알고리즘은 특이치(singularity)처리를 위한 임계값의 결정에 민감하게 반응하는 기존의 $l^1$ norm IRLS 방법과는 달리 임계값 결정에 상관없이 늘 강인한 역산의 특성을 보여준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Least squares ($l^2$ norm) solutions of seismic inversion tend to be very sensitive to data points with large errors. The $l^1$ norm minimization gives more robust solutions, but usually with higher computational cost. Iteratively reweighted least squares (IRLS) method gives ef...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 후)토모 그래피에">토모그래피에 있어서 하이브리드 l1/l2 norm을 최소화하기 위해 IRLS 방법을 적용하였으며, Guitton and Symes (2003)는 quasi-Newton 방법으로 하이브리드 norm의 일종인 Huber norm을 최소화시키는 기법을 소개하기도 했다. 본 논문에서는 IRLS방법으로 하이브리드 l1/l2 norm의 최소화시키는 해를 구할 수 있는 효율적인 기법을 소개한다.
  • 본 논문에서는 하이브리드 l1/l2 norm을 최소화하는 역산을 IRLS 방법에 쉽게 적용할 수 있는 구현 기법을 소개하였다. 제안된 알고리즘은 l1 norm 역산을 IRLS 방법으로 근사적으로 구하는 대신에, 일정한 크기보다 작은 잔여분은 l2 norm을 최소화시키는 역산으로, 그리고
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최소자승 해는 무엇에 널리 이용되는가? 탄성파 역산에 있어서 가장 널리 사용되는 최소자승($l^2$ norm)해는 이상치(outlier)에 매우 민감하게 반응하는 경향이 있다. 이에 반해서 $l^1$ norm을 최소화하는 해는 이상치에 강인한 면을 보이나 일반적으로 좀 더 많은 계산이 필요하다.
탄성파 자료 역산문제는 무엇을 목적으로 최적화문제로 구성되는가? 대부분의 탄성파 자료 역산문제는 실제로 측정된 자료와 모델로부터 구해지는 이론적인 자료 사이의 차이인 잔여분(residual)을 최소화시키는 모델을 구할 목적으로 최적화문제로 구성된다. 이러한 최적화 문제는 대부분 최소자승문제(least squares problem)로 구성되며 이때 최소화되어야 할 대상은 잔여분의 l2 norm에 해당된다.
탄성파 자료 역산문제의 최적화 문제는 무엇으로 구성되며 대상은 무엇에 해당하는가? 대부분의 탄성파 자료 역산문제는 실제로 측정된 자료와 모델로부터 구해지는 이론적인 자료 사이의 차이인 잔여분(residual)을 최소화시키는 모델을 구할 목적으로 최적화문제로 구성된다. 이러한 최적화 문제는 대부분 최소자승문제(least squares problem)로 구성되며 이때 최소화되어야 할 대상은 잔여분의 l2 norm에 해당된다. 이러한 최소자승 해는 큰 오차를 갖는 자료, 즉 이상치(outlier)에 매우 민감하게 반응을 하는 경향이 있다.
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참고문헌 (12)

  1. Bube, K. P., and Langan, R. T., 1997, Hybrid $l^{1}/l^{2}$ minimization with applications to tomography, Geophysics, 62, 1183-1195 

  2. Claerbout, J., and Muir, F., 1973, Robust modeling with erratic data, Geophysics, 38, 826-844 

  3. Claerbout, J., 1992, Earth sounding analysis: Processing versus inversion, Blackwell Scientific Publ. Inc 

  4. Guitton, A., and Symes, W. S., 2003, Robust inversion of seismic data using the Huber norm, Geophysics, 68, 1310-1319 

  5. Hampson, D., 1986, Inverse velocity stacking for multiple elimination, J. Can. Soc. Expl. Geophysics., 22, 44-45 

  6. Ji, J., 2006, Conjugate guided gradient (CGG) method for robust inversion and its application to velocity-stack inversion, Geophysics, 72, R59-R67 

  7. Sacchi, M., and Ulrych, T., 1995, High-resolution velocity gathers and offset space reconstruction, Geophysics, 60, 1169-1177 

  8. Scales, J. A., and Gersztenkorn, A., 1987, Robust methods in inverse theory, Scales, J. A. Ed., Geophysical imaging, Symposium of geophysical society of Tulsa, SEG, 25-50 

  9. Scales, J. A., Gersztenkorn, A., Treitel, S., and Lines, L. R., 1988, Robust optimization methods in geophysical inverse theory, SEG 58th Ann. Internat. Mtg., Session:S7.1 

  10. Taner, M. T., and Koehler, F., 1969, Velocity spectra - Digital computer derivation and application of velocity functions, Geophysics, 34, 859-881 

  11. Thorson, J. R., and Claerbout, J. F., 1985, Velocity stack and slant stochastic inversion, Geophysics, 50, 2727-2741 

  12. Tred, D., Ulrych, T., and Sacchi M., 2003, Latest views of the sparse Radon transform, Geophysics, 68, 386-399 

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