fmm.h

Author

Zhu Dengda (zhudengda@mail.iggcas.ac.cn)

Date

2023-03

Defines

_PRINT_ODR_BUG_
FMM_FAR

波前还未触及的区域

FMM_CLS

波前面

FMM_ALV

波前已完全扫过的区域，走时已确定

Functions

void FastMarching(const double *rs, MYINT nr, const double *ts, MYINT nt, const double *ps, MYINT np, double rr, double tt, double pp, MYINT maxodr, const MYREAL *Slw, MYREAL *TT, bool sphcoord, MYINT rfgfac, MYINT rfgn, bool printbar)

使用Fast Marching Method计算全局走时场

参数:

  • rs – (in)维度1坐标数组

  • nr – (in)rs长度

  • ts – (in)维度2坐标数组

  • nt – (in)ts长度

  • ps – (in)维度2坐标数组

  • np – (in)ps长度

  • rr – (in)源点维度1坐标

  • tt – (in)源点维度2坐标

  • pp – (in)源点维度3坐标

  • maxodr – (in)使用的最大差分阶数

  • Slw – (in)展平的三维慢度场

  • TT – (inout)展平的三维走时场，如果初始值有非零值，会被直接加入堆中，此时源点不再使用

  • sphcoord – (in)是否使用球坐标

  • rfgfac – (in)对于源点附近的格点间加密倍数，>1

  • rfgn – (in)对于源点附近的格点间加密处理的辐射半径，>=1

  • printbar – (in)是否打印进度条

HEAP_DATA *FastMarching_with_initial(const double *rs, MYINT nr, const double *ts, MYINT nt, const double *ps, MYINT np, MYINT maxodr, const MYREAL *Slw, MYREAL *TT, char *FMM_stat, bool sphcoord, bool *edgeStop, bool printbar, HEAP_DATA *FMM_data, MYINT *psize, MYINT *pcap, MYINT *NroIdx, MYINT *pNdots)

在有初始走时的情况下使用Fast Marching Method计算全局走时场

参数:

  • rs – (in)维度1坐标数组

  • nr – (in)rs长度

  • ts – (in)维度2坐标数组

  • nt – (in)ts长度

  • ps – (in)维度2坐标数组

  • np – (in)ps长度

  • maxodr – (in)使用的最大差分阶数

  • Slw – (in)展平的三维慢度场

  • TT – (inout)展平的三维走时场

  • FMM_stat – (out)记录每个节点的状态(alive, close, far)

  • sphcoord – (in)是否使用球坐标

  • edgeStop – (in)是否在波前传播到6个边界面时提前结束计算

  • printbar – (in)是否打印进度条

  • FMM_data – (inout)堆首指针

  • psize – (inout)堆大小，会被调整大小

  • pcap – (inout)堆最大容量，视情况会被调整大小

  • NroIdx – (out)一维指针，用于在节点索引位置处填上堆中的索引值

  • pNdots – (inout)记录还剩下多少节点的走时未计算

HEAP_DATA *init_source_TT(const double *rs, MYINT nr, const double *ts, MYINT nt, const double *ps, MYINT np, double rr, double tt, double pp, const MYREAL *Slw, MYREAL *TT, char *FMM_stat, bool sphcoord, HEAP_DATA *FMM_data, MYINT *psize, MYINT *pcap, MYINT *NroIdx, MYINT *pNdots)

计算源点附近的走时

参数:

  • rs – (in)维度1坐标数组

  • nr – (in)rs长度

  • ts – (in)维度2坐标数组

  • nt – (in)ts长度

  • ps – (in)维度2坐标数组

  • np – (in)ps长度

  • rr – (in)源点维度1坐标

  • tt – (in)源点维度2坐标

  • pp – (in)源点维度3坐标

  • Slw – (in)展平的三维慢度场

  • TT – (inout)展平的三维走时场

  • FMM_stat – (out)记录每个节点的状态(alive, close, far)

  • sphcoord – (in)是否使用球坐标

  • FMM_data – (inout)堆首指针

  • psize – (inout)堆大小，会被调整大小

  • pcap – (inout)堆最大容量，视情况会被调整大小

  • NroIdx – (out)一维指针，用于在节点索引位置处填上堆中的索引值

  • pNdots – (inout)记录还剩下多少节点的走时未计算

返回:

堆首指针

HEAP_DATA *init_source_TT_refinegrid(const double *rs, MYINT nr, const double *ts, MYINT nt, const double *ps, MYINT np, double rr, double tt, double pp, MYINT maxodr, const MYREAL *Slw, MYREAL *TT, char *FMM_stat, bool sphcoord, MYINT rfgfac, MYINT rfgn, bool printbar, HEAP_DATA *FMM_data, MYINT *psize, MYINT *pcap, MYINT *NroIdx, MYINT *pNdots)

以加密网格的方式计算源点附近的走时

参数:

  • rs – (in)维度1坐标数组

  • nr – (in)rs长度

  • ts – (in)维度2坐标数组

  • nt – (in)ts长度

  • ps – (in)维度2坐标数组

  • np – (in)ps长度

  • rr – (in)源点维度1坐标

  • tt – (in)源点维度2坐标

  • pp – (in)源点维度3坐标

  • maxodr – (in)使用的最大差分阶数

  • Slw – (in)展平的三维慢度场

  • TT – (inout)展平的三维走时场

  • FMM_stat – (out)记录每个节点的状态(alive, close, far)

  • sphcoord – (in)是否使用球坐标

  • rfgfac – (in)对于源点附近的格点间加密倍数，>1

  • rfgn – (in)对于源点附近的格点间加密处理的辐射半径，>=1

  • printbar – (in)是否打印进度条

  • FMM_data – (inout)堆首指针

  • psize – (inout)堆大小，会被调整大小

  • pcap – (inout)堆最大容量，视情况会被调整大小

  • NroIdx – (out)一维指针，用于在节点索引位置处填上堆中的索引值

  • pNdots – (inout)记录还剩下多少节点的走时未计算

返回:

堆首指针

MYREAL get_neighbour_travt(MYINT nr, MYINT nt, MYINT np, MYINT ntp, MYINT ir, MYINT it, MYINT ip, MYINT idx, MYINT maxodr, MYREAL *TT, char *FMM_stat, double s, double dr, double dt, double dp, char *stat)

依据邻近的节点走时，以解一元二次方程的形式求解某点的走时

参数:

  • nr – (in)维度1长度

  • nt – (in)维度2长度

  • np – (in)维度3长度

  • ntp – (in)nt*np

  • ir – (in)某点的维度1索引

  • it – (in)某点的维度2索引

  • ip – (in)某点的维度3索引

  • idx – (in)某点的三维展开索引

  • maxodr – (in)使用的最大差分阶数

  • TT – (inout)展平的三维走时场

  • FMM_stat – (out)记录每个节点的状态(alive, close, far)

  • s – (in)某点的慢度

  • dr – (in)维度1坐标间隔

  • dt – (in)维度2坐标间隔

  • dp – (in)维度3坐标间隔

  • stat – (out)求解情况，-1表示求解出现问题，0为正常求解

返回:

走时结果

MYREAL FMM_raytracing(const double *rs, MYINT nr, const double *ts, MYINT nt, const double *ps, MYINT np, double r0, double t0, double p0, double rr, double tt, double pp, double seglen, double segfac, const MYREAL *Slw, const MYREAL *TT, bool sphcoord, double *rays, MYINT *N)

根据梯度下降，从走时场中提取初至射线

参数:

  • rs – (in)维度1坐标数组

  • nr – (in)rs长度

  • ts – (in)维度2坐标数组

  • nt – (in)ts长度

  • ps – (in)维度2坐标数组

  • np – (in)ps长度

  • r0 – (in)源点维度1坐标

  • t0 – (in)源点维度2坐标

  • p0 – (in)源点维度3坐标

  • rr – (in)接收点维度1坐标

  • tt – (in)接收点维度2坐标

  • pp – (in)接收点维度3坐标

  • seglen – (in)射线段长度

  • segfac – (in)t < segfac*seglen/v，当射线追踪到在源点附近时，射线直接连接源点

  • Slw – (in)展平的三维慢度场，若非NULL则使用累加求和计算走时，否则直接从走时场中插值得到走时

  • TT – (in)展平的三维走时场

  • sphcoord – (in)是否使用球坐标

  • rays – (out)输出展平的三维射线

  • N – (out)输出射线点数

返回:

射线走时