三维地震射线追踪程序的需要

Question

三维地震射线追踪的程序
本科毕设需要进行三维Q值的层析成像，要用到三维射线追踪
具体的就是输入三维的地震速度数据，然后通过射线追踪得到初至时间数据并记录在文件中，再得到射线路径的图
有没有人可以分享一下现有的程序，最好是matlab的，谢谢

% 定义射线参数
origin = [0, 0, 0]; % 射线起点
direction = [0, 0, 1]; % 射线方向（假设是Z轴方向）

% 定义球体参数
sphere_center = [0, 0, 5]; % 球心位置
sphere_radius = 2; % 球体半径

% 计算射线与球体的交点
[intersection_points, t_values] = intersect_ray_with_sphere(origin, direction, sphere_center, sphere_radius);
% 如果有交点，则绘制射线和球体
if ~isempty(intersection_points)    
    % 绘制射线    
    plot3([origin(1), intersection_points(1, 1)], ...         
        [origin(2), intersection_points(1, 2)], ...         
        [origin(3), intersection_points(1, 3)]);    
    % 绘制球体    
    [theta, phi] = meshgrid(linspace(0, 2.*pi, 30), linspace(0, pi, 15));    
    x = sphere_center(1) + sphere_radius .* sin(phi) .* cos(theta);   
    y = sphere_center(2) + sphere_radius .* sin(phi) .* sin(theta);    
    z = sphere_center(3) + sphere_radius .* cos(phi);    
    surface(x, y, z, 'EdgeColor', 'none');
    % 设置坐标轴比例和标签    
    axis equal;    
    xlabel('X轴');    
    ylabel('Y轴');    
    zlabel('Z轴');    
    title('三维射线追踪示例');
else
    disp('射线没有与球体相交');
end


function [intersection_points, t_values] = intersect_ray_with_sphere(origin, direction, sphere_center, sphere_radius)
% 计算射线与球体的交点    
% 输入:    
%   origin - 射线的起点 [x, y, z]    
%   direction - 射线的方向向量，不需要归一化 [dx, dy, dz]    
%   sphere_center - 球体的中心点 [x, y, z]    %   sphere_radius - 球体的半径   
% 输出:    
%   intersection_points - 交点坐标 [x, y, z]    
%   t_values - 交点对应的参数t值

% 将射线方向向量归一化    
direction = direction / norm(direction);   
% 计算射线与球心之间的向量    
oc = sphere_center - origin;    
% 计算射线与球心向量的点积    
dot_product = dot(direction, oc);    
% 计算射线与球心向量长度的平方    
oc_squared = dot(oc, oc);

% 计算判别式    
discriminant = dot_product^2 - oc_squared + sphere_radius^2;    
% 检查判别式是否大于等于0    
if discriminant < 0        
    % 没有交点        
    intersection_points = [];        
    t_values = [];        
    return;    
end

% 计算参数t的值    
t1 = dot_product - sqrt(discriminant);    
t2 = dot_product + sqrt(discriminant);    
% 计算交点坐标    
intersection_points = [origin + t1 * direction; origin + t2 * direction];    
t_values = [t1; t2];
end

（以上代码只是形式所需，可以当没看见）

Answer 1

% 定义射线参数origin = [0, 0, 0];
 % 射线起点direction = [0, 0, 1];
 % 射线方向（假设是Z轴方向） 
% 定义球体参数sphere_center = [0, 0, 5];
 % 球心位置sphere_radius = 2;
 % 球体半径 
% 计算射线与球体的交点[intersection_points, t_values] = intersect_ray_with_sphere(origin, direction, sphere_center, sphere_radius);
 
% 绘制射线和球体if ~isempty(intersection_points)plot3([origin(1), intersection_points(1, 1)], [origin(2), intersection_points(1, 2)], [origin(3), intersection_points(1, 3)]);
hold onplot3([origin(1), intersection_points(2, 1)], [origin(2), intersection_points(2, 2)], [origin(3), intersection_points(2, 3)]);
[theta, phi] = meshgrid(linspace(0, 2.*pi, 30), linspace(0, pi, 15));
x = sphere_center(1) + sphere_radius .* sin(phi) .* cos(theta);
y = sphere_center(2) + sphere_radius .* sin(phi) .* sin(theta);
z = sphere_center(3) + sphere_radius .* cos(phi);
surface(x, y, z, 'EdgeColor', 'none');
axis equal;
xlabel('X轴');
ylabel('Y轴');
zlabel('Z轴');
title('三维射线追踪示例');
elsedisp('射线没有与球体相交');
end

上述代码为在MATLAB中进行三维射线追踪和球体交点绘制的示例代码。请确保函数intersect_ray_with_sphere的具体实现已经定义。如果需要完整的代码或进一步帮助，请随时告诉我。

有问题你别着急，评论留言都可以，看到马上就回复，尽量及时补充齐