Application of Comprehensive Electromagnetic Methods in the Search for Copper-Nickel Polymetallic Ores in Shallow-Covered Areas: A Case Study of The Jing'erquan Area in the East Tianshan Mountains of Xinjiang
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摘要:
新疆东天山镜儿泉地区属于浅覆盖区，传统地表地质勘查手段难以准确判断矿体的存在。为克服这一难题，研究采纳磁法、大功率时间域激电法（TDIP）和可控源电磁测深法（CSEM）等先进技术手段进行地下勘查。勘探工作首先通过磁法勘查确定异常区域，进而利用TDIP法评估矿化范围和构造分布，最终通过CSEM法的电阻率断面反演技术，揭示地下构造特征和矿体的空间分布情况。基于综合地球物理资料处理解释，成功圈定2处磁异常区和2处激电异常区。这些成果不仅为镜儿泉地区后续的钻探工作提供科学依据，而且为其他具有类似地质特征地区的铜镍多金属矿床勘查提供宝贵的方法和经验参考。
Abstract:The Jing'erquan area in the East Tianshan Mountains of Xinjiang is characterized by shallow coverage, posing challenges to surface geological exploration for ore bodies. This study utilized a combination of geophysical methods to overcome these challenges. Magnetic anomaly mapping was used initially to delineate areas of interest, followed by the application of the high-power time-domain induced polarization (TDIP) method to estimate mineralization extents and structural distributions within the mining area. Subsequently, the controllable source electromagnetic sounding method was employed to generate resistivity section maps, revealing subsurface structural characteristics and ore body occurrences. Comprehensive data processing and interpretation identified two magnetic anomalies and four IP anomalies. The results of these applications provide foundational support for future drilling projects within the mining area and offer valuable insights for workers in similar regions seeking copper–nickel polymetallic deposits.
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自从1971年Hounsfield发明了世界上首台X射线计算机断层成像扫描（computed tomography，CT）机，CT技术在扫描方式和重建方法上经历了5代发展[1]，在医疗和工业检测等方面产生了深刻影响。由于系统不完善，CT成像所得到的图像中可能存在多种伪影，对临床诊断与故障诊断存在负面影响[2-3]。
随着CT技术的深入应用，以及快速成像、定量成像、低剂量成像[4]的新需求，非标准轨迹扫描及分布式多光源成像在解决伪影问题上体现出了巨大的潜力[5]，但也伴随着新型伪影等其他问题的出现。伪影严重影响临床诊断的效果，尤其是伪影可能被认为是医学图像（例如肿瘤）的组成部分，这可能会导致错误的诊断[6]。例如在放射治疗中，严重的伪影可能被识别为骨骼，导致定位错误。正是由于这些伪影使得后处理和定量评估变得复杂，因此开发出高效且可靠的伪影去除方法至关重要。
由于探测器损坏或探测器响应不一致，标准圆轨迹扫描CT图像中环形伪影是最常见的伪影之一[7]。近年来，许多研究人员一直在开发用于去除CT中环形伪影的方法[8]，这些方法大致可以分为投影域的前处理[9]和图像域的后处理[10]两类。投影域的前处理需要访问原始投影数据，这限制了算法的适用性。而针对图像域的后处理技术，有研究者提出了一种基于形态算子的环形伪影校正方法[11]，该方法中参数的选取对伪影校正的精度至关重要。随后，研究人员提出了一种使用独立分量分析（ICA）的有效方法[12]，但该方法并不能有效地保持图像细节。
在假设环形伪影中的灰度值特征是局部极值的前提下，研究人员使用中值滤波来去除极坐标下的条纹伪影[13]；最近，研究人员提出了一种稀疏约束下基于变分的环状伪影去除方法[14]，该方法具有有效地校正效果，但坐标变换的过程降低了图像的空间分辨率；很多研究者利用环状伪影在极坐标系中表现为条状伪影[15-17]，在极坐标系中进行图像处理后，图像被变换回笛卡尔坐标系，进而提出新型的环状伪影去除方法。
在成像过程中，对于非标准扫描轨迹，如变螺距、变半径螺旋轨迹，则可能会出现椭圆伪影，而上述去除伪影的方法并不能有效地应用到去除该类伪影，并且针对去该类伪影的研究工作相对缺乏。针对上述问题，在结合椭圆伪影几何特性和利用加权型全变分能有效保持图像边缘特性的基础上，本文提出一种去除椭圆伪影的新方法。由于提出的模型是含有线性算子的非光滑凸优化问题，因此可以利用经典的交替方法乘子法（alternating direction mutipler method，ADMM）将初始问题转化为多个易求解的子问题，进而可以高效求解，并能保证算法的收敛性。最终数值实验表明，本文提出的模型和算法在不影响图像细节的情况下，能有效地去除CT图像中的椭圆伪影。
1. 模型建立与求解
假定g为观测到的具有椭圆伪影的图像，为了去除图像中的椭圆伪影，本文提出下述各向异性全变分模型：
$$ \min \frac{\lambda }{2}\big\| {{\boldsymbol{f}} - {\boldsymbol{g}}} \big\|_2^2 + \big\| {{\boldsymbol{T}}\nabla {\boldsymbol{f}}} \big\|_{2,1}^{} \text{，} $$ (1) 其中拟合项
$\big\| {{\boldsymbol{f}} - {\boldsymbol{g}}}\big\|_2^2$ 是为了保证复原图像f不偏离观测图像f太远，正则项$\big\| {{\boldsymbol{T}}\nabla {\boldsymbol{f}}} \big\|_{2,1}^{}$ （注：${\big\| ·\big\|}_{2,1}$ 表示内范数为${l_2}$ 范数，外范数为${l_1}$ 范数）是为了有效刻画图像的细节特征，参数λ用来平衡这两者关系的权重。另外，这里$\nabla {\boldsymbol{f}} = {\left( {{\nabla _x}{\boldsymbol{f}},\;{\nabla _y}{\boldsymbol{f}}} \right)^{\rm{T}}}$ 表示梯度向量，${\boldsymbol{T}} = {\rm{diag}}({t_1},{t_2}) = {{\boldsymbol{\varLambda}} _\tau }{{\boldsymbol{R}}_{ - \theta }}$ 用来刻画椭圆伪影和图像边缘等结构特征，其中$$ {{\boldsymbol{R}}_{ - \theta }} = \left( {\begin{array}{*{20}{c}} {\cos \theta }&{ - \sin \theta } \\ {\sin \theta }&{\cos \theta } \end{array}} \right),\quad {{\boldsymbol{\varLambda}} _\tau } = \left( {\begin{array}{*{20}{c}} \tau &0 \\ 0&1 \end{array}} \right) \text{，} $$ (2) $\tau $ 为扩散参数。模型（1）是非光滑凸优化问题，显然目标函数也是强制的，因此存在唯一的最优解。虽然针对非光滑问题可以有各种光滑化方法求解，但仅能得到近似解。由于其非光滑项具有可分性结构，因此本文利用交替方向法求解，即：将初始问题转化为多个易求解的子问题。为此，通过引入两个辅助变量w和v，可将问题（1）转化为约束优化问题：
$$ \left\{ {\begin{aligned} & {\mathop {\min }\limits_{{\boldsymbol{w}},v,f} \left( {\frac{\lambda }{2}\big\| {{\boldsymbol{f}} - {\boldsymbol{g}}} \big\|_2^2 + \big\| {\boldsymbol{w}} \big\|{}_{_{2,1}}} \right)} \\ & {{\rm{s.t}}.\left\{ {\begin{aligned} & {{\boldsymbol{w}} = {{\left( {{{\boldsymbol{w}}_1},{{\boldsymbol{w}}_2}} \right)}^{\rm T}} = {\boldsymbol{Tv}}} \\ & {{\boldsymbol{v}} = {{\left( {{{\boldsymbol{v}}_1},{{\boldsymbol{v}}_2}} \right)}^{\rm T}} = \nabla {\boldsymbol{f}}} \end{aligned}} \right.} \end{aligned}} \right. 。 $$ (3) 为了有效求解问题（3），在增广拉格朗日方法框架下，可将其转化为鞍点问题：
$$ \begin{gathered} \mathop {\min }\limits_{{\boldsymbol{w}},v,f} \mathop {\max }\limits_{\alpha ,\beta } \mathcal{L}\left( {{\boldsymbol{w}},{\boldsymbol{v}},{\boldsymbol{f}},{\boldsymbol{\alpha}} ,{\boldsymbol{\beta}} } \right) = \frac{\lambda }{2}\big\| {{\boldsymbol{f}} - {\boldsymbol{g}}} \big\|_2^2 + \left\langle {{\boldsymbol{\alpha}} ,\;{\boldsymbol{v}} - \nabla {\boldsymbol{f}}} \right\rangle + \\ \frac{{{\gamma _1}}}{2}\big\| {{\boldsymbol{v}} - \nabla {\boldsymbol{f}}} \big\|_2^2 + {\big\| {\boldsymbol{w}} \big\|_{2,1}} + \left\langle {{\boldsymbol{\beta}} ,{\boldsymbol{w}} - {\boldsymbol{Tv}}} \right\rangle + \frac{{{\gamma _2}}}{2}\big\| {{\boldsymbol{w}} - {\boldsymbol{Tv}}} \big\|_2^2 \\ \end{gathered} 。 $$ (4) 下面在交替方向乘子法框架下，即固定其中4个变量求解剩余的1个变量，求解问题（4）即有下述高斯赛德尔迭代格式：
$$ \left\{ {\begin{aligned} & {{{\boldsymbol{w}}^{k + 1}} = \mathop {\arg \min }\limits_w \mathcal{L}\left( {{\boldsymbol{w}},{{\boldsymbol{v}}^k},{{\boldsymbol{f}}^k},{{\boldsymbol{\alpha}} ^k},{{\boldsymbol{\beta}} ^k}} \right)} \\ & {{{\boldsymbol{v}}^{k + 1}} = \mathop {\arg \min }\limits_v \mathcal{L}\left( {{{\boldsymbol{w}}^{k + 1}},{{\boldsymbol{v}}^{}},{{\boldsymbol{f}}^k},{{\boldsymbol{\alpha}} ^k},{{\boldsymbol{\beta}} ^k}} \right)} \\ &{{{\boldsymbol{f}}^{k + 1}} = \mathop {\arg \min }\limits_f \mathcal{L}\left( {{{\boldsymbol{w}}^{k + 1}},{{\boldsymbol{v}}^{k + 1}},{{\boldsymbol{f}}^{}},{{\boldsymbol{\alpha}} ^k},{{\boldsymbol{\beta}} ^k}} \right)} \\ &{{{\boldsymbol{\alpha}} ^{k + 1}} = {{\boldsymbol{\alpha}} ^k} + {\gamma _1}\left( {{{\boldsymbol{v}}^{k + 1}} - \nabla {{\boldsymbol{f}}^{k + 1}}} \right)} \\ & {{{\boldsymbol{\beta}} ^{k + 1}} = {{\boldsymbol{\beta}} ^k} + {\gamma _2}\left( {{{\boldsymbol{w}}^{k + 1}} - {\boldsymbol{T}}{{\boldsymbol{v}}^{k + 1}}} \right)} \end{aligned}} \right. 。 $$ (5) 下面考虑如何解决（5）中的子问题。
问题（5）的第1个子问题是经典的
${l_2} - {l_1}$ 问题，整理后可得：$$ {{\boldsymbol{w}}^{k + 1}}: = \mathop {\arg \min }\limits_w \left( {\frac{{{\gamma _2}}}{2}\left\| {{\boldsymbol{w}} - \left( {{\boldsymbol{T}}{{\boldsymbol{v}}^k} - \frac{{{{\boldsymbol{\beta}} ^k}}}{{{\gamma _2}}}} \right)} \right\|_2^2 + {{\big\| {\boldsymbol{w}} \big\|}_{2,1}}} \right) \text{，} $$ (6) 通过使用软阈值算子，其闭合解可以写成：
$$ {{\boldsymbol{w}}^{k + 1}}: = {\rm{Prox}} {_{{{\left\| . \right\|}_{2,1}}}}\left( {{{\left\| {T{{\boldsymbol{v}}^k} - \frac{{{{\boldsymbol{\beta}} ^k}}}{{{\gamma ^2}}}} \right\|}_{2,1}},\;{\gamma _2}} \right) 。 $$ (7) 问题（5）的第2个子问题是一个光滑优化问题，整理后可得：
$$ {{{{\boldsymbol{v}}}}^{k + 1}} = \mathop {\arg \min }\limits_v \left( {\left\langle {{\boldsymbol{\alpha}} ,\;{\boldsymbol{v}} - \nabla {\boldsymbol{f}}} \right\rangle + \frac{{{\gamma _1}}}{2}\big\| {{\boldsymbol{v}} - \nabla {\boldsymbol{f}}} \big\|_2^2 + \left\langle {{\boldsymbol{\beta }},\;{\boldsymbol{w}} - {\boldsymbol{Tv}}} \right\rangle + \frac{{{\gamma _2}}}{2}\big\| {{\boldsymbol{w}} - {\boldsymbol{Tv}}} \big\|_2^2} \right) \text{，} $$ (8) 其最优解
${{{{\boldsymbol{v}}}}^{k + 1}}$ 满足以下线性方程组：$$ \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {\alpha _1^k + {\gamma _1}\Big( {{\boldsymbol{v}}_1^{k + 1} - {\nabla _x}{{\boldsymbol{f}}^k}} \Big) - {t_1}\beta _1^k + {\gamma _2}{t_1}\Big( {{t_1}{{v}}_1^{k + 1} - {{w}}_1^{k + 1}} \Big) = 0} \\ {\alpha _2^k + {\gamma _1}\Big( {{\boldsymbol{v}}_2^{k + 1} - {\nabla _y}{{\boldsymbol{f}}^k}} \Big) - {t_2}\beta _2^k + {\gamma _2}{t_2}\Big( {{t_2}{{v}}_2^{k + 1} - {{w}}_2^{k + 1}} \Big) = 0} \end{array}} \right. \text{，} $$ (9) 通过简单的计算，可得：
$$ \left\{ {\begin{aligned} &{{{v}}_1^{{\text{k + }}1} = \frac{{{\gamma _1}{\nabla _x}{{\boldsymbol{f}}^k} + {t_1}\beta _1^k + {\gamma _2}{t_1}{{w}}_1^{k + 1} - \alpha _1^k}}{{{\gamma _1} + {\gamma _2}t_1^2}}} \\ & {{{v}}_2^{{\text{k + }}1} = \frac{{{\gamma _1}{\nabla _y}{{\boldsymbol{f}}^k} + {t_2}\beta _2^k + {\gamma _2}{t_2}{{w}}_2^{k + 1} - \alpha _2^k}}{{{\gamma _1} + {\gamma _2}t_2^2}}} \end{aligned}} \right. 。 $$ (10) 问题（5）的第3个子问题是一个最小二乘优化问题，整理后为：
$$ {{\boldsymbol{f}}^{k + 1}} = \mathop {\arg \min }\limits_f \left( {\frac{\lambda }{2}\big\| {{\boldsymbol{f}} - {\boldsymbol{g}}} \big\|_2^2 + \left\langle {{\boldsymbol{\alpha}} ,\;{\boldsymbol{v}} - \nabla{\boldsymbol{ f}}} \right\rangle + \frac{{{\gamma _1}}}{2}\big\| {{\boldsymbol{v}} - \nabla{\boldsymbol{ f}}} \big\|_2^2} \right) \text{，} $$ (11) 该问题是凸优化问题，其对应的欧拉-拉格朗日方程为：
$$ \Big( {\lambda \mathcal{I} - {\gamma _1}\Delta } \Big){{\boldsymbol{f}}^{k + 1}} = \lambda {\boldsymbol{g}} - {\rm{div}}\left( {{{\boldsymbol{\alpha}} ^k}} \right) - {\gamma _1}{\rm{div}}\left( {{{\boldsymbol{v}}^{k + 1}}} \right) \text{，} $$ (12) 其中
$ \mathcal{I} $ 为单位算子，对于线性方程（12），不同的边界条件对应着不同的数值方法。当使用诺依曼边界条件或狄利克雷边界条件时，拉普拉斯算子 −∆ 是半正定的。在这种情况下，可以使用预条件共轭梯度（PCG）法来求解它，因为$\lambda $ 和${\gamma _1}$ 都是正标量，上面方程组左侧的矩阵是对称且正定的。本文假设边界条件是周期性的，故右侧算子是块循环矩阵，方程（12）可以利用快速傅里叶变换和逆变换快速求解：$$ {{\boldsymbol{f}}^{k + 1}} = {\mathcal{F}^{ - 1}}\left( {\frac{{\lambda \mathcal{F}\left( {\boldsymbol{g}} \right) - \mathcal{F}\Big( {{\rm{div}}\left( {{{\boldsymbol{\alpha}} ^k}} \right)} \Big) - {\gamma _1}\mathcal{F}\Big( {{\rm{div}}\left( {{{\boldsymbol{v}}^{k + 1}}} \right)} \Big)}}{{\lambda \mathcal{F}\left( \mathcal{I} \right) - {\gamma _1}\mathcal{F}\left( \Delta \right)}}} \right) \text{，} $$ (13) 其中
$\mathcal{F}\left( \cdot \right)$ 和${\mathcal{F}^{ - 1}}\left( \cdot \right)$ 分别是快速傅立叶变换（FFT）及其逆变换。综上，求解模型（1）的算法框架如表1：
表 1 算法1Table 1. Algorithm 1算法1：使用ADMM解决问题（4） 1. 初始化：$ \lambda > 0,\;\,{\gamma _1} > 0,\;\,{\gamma _2} > 0 $，选择${{\boldsymbol{f}}^0},\,\;{{\boldsymbol{v}}^0},\,\;{{\boldsymbol{\alpha}} ^0}$和${{\boldsymbol{\beta}} ^0}$的初始值
2. 对于$k = 1,\;2,\; \cdots $通过（7），（10）和（13）依次获得${{\boldsymbol{w}}^{k + 1}},\;{{\boldsymbol{v}}^{k + 1}},\;{{\boldsymbol{f}}^{k + 1}}$
3. 直到满足$\frac{ { { {\left\| { {{\boldsymbol{f}}^k} - {{\boldsymbol{f}}^{k - 1} } } \right\|}_2} } }{ { { {\left\| { {{\boldsymbol{f}}^{k - 1} } } \right\|}_2} } } \leq {10^{ - 5} }$或$k \geq 500$时终止
4. 将${\boldsymbol{f}}: = {{\boldsymbol{f}}^{k + 1}}$作为输出图像针对算法1，有如下收敛性结果，其证明类似于文献[18]。
定理：由算法1产生的序列
$\Big\{ {\left( {{{\boldsymbol{w}}^k},\;{{\boldsymbol{v}}^k},\;{{\boldsymbol{f}}^k},\;{{\boldsymbol{\alpha}} ^k},\;{{\boldsymbol{\beta}} ^k}} \right)} \Big\}$ 收敛到问题（4）的鞍点，且序列$\left\{ {{{\boldsymbol{f}}^k}} \right\}$ 收敛到问题（1）的解。2. 实验与讨论
实验使用Shepp-Logan模体数据对所提出的方法进行评估，展示所提出的去除椭圆伪影模型及算法的有效性。本文有两类参数需要选取，即模型参数和算法参数，根据多次实验可知，正则化参数
$\lambda $ 为0.01，权重参数$\tau $ 取2，惩罚参数${\gamma _{\text{1}}}$ 和${\gamma _{\text{2}}}$ 均取3，旋转矩阵参数θ选取如下：根据Bayram和等的观点[19]，旋转矩阵中参数θ表示沿该倾斜角度的像素变化具有更高的权重。如图1，根据椭圆几何关系可以导出：
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图 1 椭圆几何关系示意图，其中子图（a）中椭圆长轴在x轴上，子图（b）中椭圆长轴在y轴上Figure 1. Schematic diagram of the geometric relationship of the ellipse, the long axis of the ellipse in subfigure (a) is on the x-axis and the long axis of the ellipse in subfigure (b) is on the y-axis$$ \theta = \left\{ \begin{aligned} &\mathrm{arc\,tan}\left( \frac{1}{{k}^{2}}\frac{y}{x} \right)\text{，}椭圆长轴在\,{x}\,轴上\\ &\mathrm{arc\,tan}\left( {k}^{2}\frac{y}{x} \right)\text{，}椭圆长轴在\,{y}\,轴上\end{aligned} \right.\text{，} $$ (14) 其中k是同心椭圆伪影的长半轴与短半轴之比，
$\left( {x,y} \right)$ 是CT图像中像素点的坐标。在本文实验中，图2中椭圆伪影k取2，图4中椭圆伪影k取 5/3。![]()
图 2 去伪影前后Shepp-Logan模体及其ROI，第1行为参考图像，第2行为被伪影污染的图像，第3行为去伪影后的图像Figure 2. Shepp-Logan phantom and its ROI before and after artifact removal, the first row is the reference image, the second row is the image contaminated with artifacts, and the third row is the artifact-removed image图2显示了包含椭圆伪影的原始和去除伪影后的Shepp-Logan模体。第1行中的图像是原始图像，第2行中的图像是带有椭圆伪影的图像，第3行中的图像是使用本文模型去除了椭圆伪影的图像。（a）、（g）、（m）是整个图像，（b）、（h）、（n）中红框圈出的是所选的第1组ROI，蓝框圈出的是所选的第2组ROI，（c）和（d）、（i）和（j）、（o）和（p）分别是对应红色实线框中的放大视图，（e）和（f）、（k）和（l）、（q）和（r）分别是对应蓝色实线框中的放大视图。图2（g）中的椭圆伪影很严重，而校正后的图像（图2（m））几乎与参考图像（图2（a））相同。显然，在经过本文模型处理之后（图2第3行中），图像中几乎看不到伪影。
本文实验通过计算PSNR和SSIM评估去伪影后图像的质量，在表2中显示这些数据。从表格中可以清楚地看到，通过本文模型和算法去除椭圆伪影后，SSIM和PSNR在整体图像和ROI区域都有所增加，图像质量在去噪后明显提升。
表 2 去伪影前后Shepp-Logan模体的SSIM和PSNR对比Table 2. Comparison of SSIM and PSNR of Shepp-Logan phantom before and after artifact removal对应图像 Shepp-Logan模体 SSIM（含伪影） SSIM（不含伪影） PSNR（含伪影） PSNR（不含伪影） （g）、（m） 0.990 0.997 49.052 51.442 （i）、（o） 0.961 0.984 44.178 48.122 （j）、（p） 0.981 0.992 46.369 49.611 （k）、（q） 0.989 0.997 46.150 47.742 （l）、（r） 0.963 0.988 43.389 47.108 实验中还取出上述图像的一行显著变化的像素点（第204行中第350到第420个像素点）来直观地展示伪影去除效果（图3）。图中通过3种不同颜色的实线来显示原始图像的灰度值变化，其中红色实线表示原始图像该行的灰度值，蓝色虚线表示含伪影图像该行的灰度值，绿色虚线表示去除伪影后图像该行的灰度值。从图3中可以明显观察到，椭圆伪影导致含伪影图像灰度值显著偏离原始图像，而本文提出的模型和算法有效修复了这种偏差。
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图 3 像素对比图，其中红色折线表示原始图像灰度值，蓝色折线表示含伪影图像灰度值，绿色折线表示去伪影后图像灰度值Figure 3. Pixel comparison chart, the red line indicates the gray value of the reference image, blue line indicates the gray value of the image with artifacts, and green line indicates the gray value of the image after removing artifacts![]()
图 4 去伪影前后胸腔CT及其ROI，第1行为原始图像，第2行为被伪影污染的图像，第3行为去伪影后的图像Figure 4. Chest CT and its ROI before and after artifact removal. The first row is the reference image, the second row is the image contaminated with artifacts, and the third row is the artifact-free image为进一步测试模型与算法的鲁棒性，本文使用图像结构更复杂的胸腔CT进行仿真实验。图4显示胸腔CT图像去除椭圆伪影的结果（ROI相应的图像位置与图2相同）。从图4中可见，即使在图像结构更复杂的CT图像中，大部分伪影都能得到去除，且图像结构仍能被较好保存。
表3展示该胸腔CT图像去伪影前后SSIM和PSNR的变化，可见经过本文模型处理后，CT图像结构相似度和峰值信噪比普遍提高，同心椭圆伪影得到有效去除。
表 3 去伪影前后胸腔CT的SSIM和PSNR对比Table 3. Comparison of SSIM and PSNR of chest CT before and after artifact removal对应图像 Shepp-Logan 模体 SSIM（含伪影） SSIM（不含伪影） PSNR（含伪影） PSNR（不含伪影） （g）、（m） 0.619 0.655 32.472 34.238 （i）、（o） 0.917 0.940 32.984 33.371 （j）、（p） 0.833 0.828 34.254 35.229 （k）、（q） 0.933 0.954 33.328 34.801 （l）、（r） 0.859 0.874 34.766 34.156 3. 结论
本文利用椭圆伪影的结构特征，结合方向全变分可以有效描述该结构特征的性质，建立一个新型的去椭圆伪影的模型，并利用算子分裂型方法求解，数值实验验证了模型和方法的有效性。
然而，CT图像中通常可能存在不止一种形态的伪影，本文只针对同心椭圆伪影进行去除，在接下来地研究中，将建立起适用于多种伪影的模型，以求在临床诊断上取得更高的性能。
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图 1 镜儿泉某测区地质图与工作布置
注：1-第四纪冲积物；2-镜儿泉岩组；3-晚石炭世黑云母闪长岩；4-晚泥盆世二长花岗岩；5-晚泥盆糜棱岩化黑云母斜长花岗岩；6-辉长岩；7-花岗岩；8-地质界线；9-断裂；10-韧性剪切带断裂；11-片理及产状；12-磁法测点；13-激电测点；14-CSEM测点。
Figure 1. Geological map and work arrangement of the survey area in Jing'erquan
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图 2 磁异常化极与延拓等值线平面图
Figure 2. Contour maps of magnetic anomaly reduction to the pole and magnetic anomaly continuation
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图 3 激电中梯视电阻率与视充电率等值线平面图
Figure 3. Contour maps of the apparent resistivity and apparent chargeability of the TDIP survey
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图 4 90线综合电磁法勘查剖面及推断解释图
Figure 4. Integrated electrical survey profile and inferred interpretation map of line 90
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图 5 91线综合电磁法勘查剖面及推断解释图
Figure 5. Integrated electrical survey profile and inferred interpretation map of line 91
表 1 岩石物性统计表
Table 1 Petrophysical properties of the rock
岩石名称 磁化率$ {K}/({10}^{-6}\mathrm{S}\mathrm{I}) $ 电阻率$ \rho / (\mathrm{\Omega }\cdot {\mathrm{m}}) $ 极化率$ \eta / \% $ 标本数 变化范围 常见值 标本数 变化范围 常见值 变化范围 常见值 砂岩 50 295~ 3773 972 0.13~2.60 1.03 凝灰质砂岩 186 0~ 3900 550 灰岩 108 凝灰岩 923 0~ 21800 950 35 552~ 4728 2210 0.51~2.14 1.30 安山岩 3 459~859 630 928 352~ 1741 928 0.84~2.23 1.37 火山角砾岩 20 0~ 2600 950 71 131~221 191 二长花岗岩 39 13~522 186 25 175~ 1146 655 0.47~2.04 1.27 花岗闪长岩 104 0~ 1191 50 闪长岩 40 22~ 1504 207 46 269~ 4559 1560 0.49~2.72 1.54 辉长石 127 20~ 2929 542 22 605~ 1279 941 0.82~2.10 1.35 铜镍矿化及矿体 20 560~ 14200 10500 9 3~ 7250 420 2.3~35 6.00 
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[1] QIN K Z. Overview of major Au, Cu, Ni and Fe deposits and metallogenic evolution of the eastern Tianshan Mountains, Northwestern China[J]. Tectonic Evolution and Metallogeny of the Chinese Altay and Tianshan, 2003, 227-248.
[2] SONG X Y, CHEN L M, DENG Y F, et al. Syncollisional tholeiitic magmatism induced by asthenosphere upwelling owing to slab detachment at the southern margin of the Central Asian Orogenic Belt[J]. Journal of the Geological Society, 2013, 170(6): 941-950. DOI: 10.1144/jgs2012-130.
[3] 崔敏利, 张宝林, 梁光河, 等. 黄土覆盖区钼矿综合地球物理找矿技术组合: 以沙坡岭钼矿为例[J]. 地球物理学进展, 2010, 25(2): 602-611. DOI: 10.3969/j.issn.1004-2903.2010.02.033. CUI M L, ZHANG B L, LIANG G H, et al. The technical combination of comprehensive geophysical prospecting in the Molybdenum mines with loess-covered: A case study at the Shapoling molybdenum mine[J]. Progress in Geophysics, 2010, 25(2): 602-611. DOI: 10.3969/j.issn.1004-2903.2010.02.033. (in Chinese).
[4] 王钦军, 魏永明, 陈玉, 等. 低植被覆盖区斑岩铜矿遥感找矿模型及其应用——以环巴尔喀什–西准噶尔成矿带为例[J]. 地质学报, 2017, 91(2): 400-410. WANG Q J, WEI Y M, CHEN Y, et al. Remote sensing porphyry copper deposit exploration model and its application in low vegetated areas: An example from the taken Balkhash-western Junggar metallogenic zones[J]. Acta Geologica Sinica, 2017, 91(2): 400-410. (in Chinese).
[5] 吴新刚, 刘福胜. 综合电磁法在内蒙某铁锌矿床勘查中的应用[J]. 中国煤炭地质, 2015, 27(12): 71-75. WU X G, LIU F S. Application of integrated electromagnetic method in an Iron-Zinc deposit prospecting in inner Mongolia[J]. Coal Geology of China, 2015, 27(12): 71-75. (in Chinese).
[6] 吴新刚, 陆桂福, 杨亚斌. 铁锌矿床物探异常特征及勘查实例[J]. 物探化探计算技术, 2016, 38(3): 347-352. WU X G, LU G F, YANG Y B. The anomaly characteristics of the geophysical prospecting and exploration examples for iron and zinc ore bed[J]. Journal Computing Techniques For Geophysical and Geochemical, 2016, 38(3): 347-352. (in Chinese).
[7] 王振亮, 邓友茂, 孟银生, 等. 综合物探方法在维拉斯托铜多金属矿床北侧寻找隐伏矿体的应用[J]. 物探与化探, 2019, 43(5): 958-965. WANG Z L, DENG Y M, MENG Y S, et al. The application of integrated geophysical prospecting method to the prospecting for concealed orebodies in the northern area of the Weilasituo copper polymetallic deposit[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2019, 43(5): 958-965. (in Chinese).
[8] 王振亮, 邓友茂, 林天亮, 等. 综合物探方法在内蒙古巴彦乌拉铜多金属矿中的应用[J]. 矿产勘查, 2018, 9(11): 2151-2158. WANG Z L, DENG Y M, LIN T L, et al. Application of comprehensive geophysical method for exploration on Bayanwulacopper polymetallic depositin Inner Mongolia[J]. Mineral Exploration, 2018, 9(11): 2151-2158. (in Chinese).
[9] 严加永, 孟贵祥, 吕庆田, 等. 综合地球物理在荒漠覆盖区隐伏矿床预测与定位中的应用: 以新疆拉伊克勒克铜多金属矿床为例[J]. 地球物理学报, 2021, 64(11): 4117-4133. DOI: 10.6038/cjg2021P0054. YAN J Y, MENG G X, LV Q T, et al. Prediction and location of concealed deposits in desertgobi coverage areas using integrated geophysics: An example of the Layikeleke copper polymetallic deposit in Xinjiang, Northwest China[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2021, 64(11): 4117-4133. DOI: 10.6038/cjg2021P0054. (in Chinese).
[10] 龚胜平, 陆桂福, 席明杰, 等. 干旱荒漠区综合物化探方法寻找铜多金属矿[J]. 物探与化探, 2021, 45(1): 1-10. GONG S P, LU G F, XI M J, et al. The application of integrated geophysical and geochemical methods to the prospecting of copper polymetallic deposits in the arid desert area[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2021, 45(1): 1-10. (in Chinese).
[11] 林方丽, 王光杰, 杨晓勇. 综合电磁法在矿区深部成矿机制中的应用研究——以皖南乌溪多金属矿区为例[J]. 地球物理学报, 2016, 59(11): 4323-4337. DOI: 10.6038/cjg20161132. LIN F L, WANG G J, YANG X Y. Application of comprehensive electromagnetic study in deep mineralization mechanism: A case study of the Wuxi polymetallic ore deposit, south Anhui[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2016, 59(11): 4323-4337. DOI: 10.6038/cjg20161132. (in Chinese).
[12] 李建华, 林品荣, 杜炳锐, 等. 综合电法在隐伏矿产勘查中的应用研究[J]. 物探化探计算技术, 2022, 44(4): 468-476. DOI: 10.3969/j.issn.1001-1749.2022.04.09. LI J H, LING P R, DU B R, et al. The application study of integrated electrical method to the prospecting for concealed ore deposits[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2022, 44(4): 468-476. DOI: 10.3969/j.issn.1001-1749.2022.04.09. (in Chinese).
[13] 赵克强, 王振亮, 杨剑洲, 等. 黄山−镜儿泉成矿带东段铜镍矿成矿模式及浅覆盖区找矿预测初探[J]. 新疆地质, 2023, 41(S1): 53. [14] 邓宇峰, 宋谢炎, 颉炜, 等. 黄山–镜儿泉铜镍成矿带地层时代的厘定及其地质意义探讨[J]. 地质学报, 2021, 95(2): 362-376. DENG Y F, SONG X Y, JIE W, et al. Determination of sedimentary ages of strata in the Huangshan-Jingerquan mineralization belt and its geological significance[J]. Acta Geologica Sinica, 2021, 95(2): 362-376. (in Chinese).
[15] 三金柱. 黄山−镜儿泉铜镍矿带区域成矿规律探讨——以图拉尔根铜镍矿为例[J]. 西北地质, 2012, 45(4): 176-184. SAN J Z. An approach to regional metallogenic regularities of Cu-Ni ore belt in Huangshan-Jinger’quan in Xinjiang, China: A case for Tulaergen Cu-Ni deposits[J]. Northwestern Geology, 2012, 45(4): 176-184. (in Chinese).
[16] 郝泽江, 张强, 龚胜平, 等. 东天山镜儿泉地区地壳电性结构特征及其地质含义[J]. 地质学报, 2025, 99(2): 417-427. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2023186. HAO Z J, ZHANG Q, GONG S P, et al. Electrical structure of the crust in the Jingerquan region, eastern Tianshan orogenic belt and its geological implications[J]. Acta Geologica Sinica, 2025, 99(2): 417-427. DOI:10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2023186. (in Chinese).
[17] 宋谢炎, 邓宇峰, 颉炜, 等. 新疆黄山–镜儿泉铜镍硫化物成矿带岩浆通道成矿特征及其找矿意义[J]. 矿床地质, 2022, 41(6): 1108-1123. DOI: 10.16111/j.0258-7106.2022.06.002. SONG X Y, DENG Y F, XIE W, et al. Ore-forming processes in magma plumbing systems and significances for prospecting of Huangshan-Jinger’quan Ni-Cu sulfide metallogenetic belt, Xinjiang, NW China[J]. Mineral Deposits, 2022, 41(6): 1108-1123. DOI: 10.16111/j.0258-7106.2022.06.002. (in Chinese).
[18] 娄德波, 刘欢, 张长青, 等. 新疆黄山–镜儿泉地区与铜镍硫化物矿床有关的元素组合特征及找矿方向[J]. 大地构造与成矿学, 2017, 41(1): 133-144. DOI: 10.16539/j.ddgzyckx.2017.01.011. LOU D B, LIU H, ZHANG C Q, et al. Element assemblage characteristics of magmatic Cu-Ni sulfide deposits in Huangshan-Jing’erquan Area, Xinjiang and its prospecting significance[J]. Geotectonica et Metallogenia, 2017, 41(1): 133-144. DOI: 10.16539/j.ddgzyckx.2017.01.011. (in Chinese).
[19] 赵云, 杨永强, 柯君君. 含铜镍岩浆起源及硫饱和机制: 以新疆黄山南岩浆铜镍硫化物矿床Sr-Nd-Pb-S同位素和元素地球化学研究为例[J]. 岩石学报, 2016, 32(7): 2086-2098. ZHAO Y, YANG Y Q, KE J J. Origin of Cu- and Ni-bearing magma and sulfide saturation mechanism: A case study of Sr-Nd-Pb-S isotopic composition and element geochemistry on the Huangshannan magmatic Ni-Cu sulfide deposit, Xinjiang[J]. Acta Petrologica Sinica, 2016, 32(7): 2086-2098. (in Chinese).
[20] 娄德波, 肖克炎, 丁建华. 黄山−镜儿泉镍铜成矿带地球物理、地球化学特征及找矿意义[J]. 地质学刊, 2013, 37(3): 372-377. LOU D B, XIAO K Y, DING J J. On geophysical and geochemical characteristics of Huangshan-Jing'erquan Ni-Cu belt and its ore prospecting significance[J]. Journal of Geology, 2013, 37(3): 372-377. (in Chinese).
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