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원형 선분 충돌 탐지 알고리즘?
A에서 B까지의 선과 반지름이 R 인 C에 원이 있습니다.
선이 원과 교차하는지 확인하는 데 사용하는 좋은 알고리즘은 무엇입니까? 그리고 원 가장자리를 따라 어떤 좌표에서 발생 했습니까?
취득
- E 는 광선의 시작점입니다.
- L 은 광선의 끝점입니다.
- C 는 테스트중인 구의 중심입니다.
- r 은 해당 구의 반경입니다
계산 :
d = L-E (시작에서 끝까지 광선의 방향 벡터)
f = E-C (중심에서 광선 시작까지의 벡터)
그런 다음 교점을
찾습니다 . 플러깅 :
P = E + t * d
이것은 파라 메트릭 방정식입니다.
P x = E x + td x
P y = E y + td y
를
(x-h) 2 + (y- k) 2 = r 2
(h, k) = 원의 중심.
참고 : 여기서 문제를 2D로 단순화했습니다.이 솔루션은 3D에도 적용됩니다.
얻을 :
- 확장
X 2 - 2xh + H 2 + Y 2 - 2yk + K 2 -, R 2 = 0 - 플러그
X = E (X) + TD X
Y = 전자 Y + TD의 Y
(즉 , X + TD X ) 2 - 2 (E X + TD X ) H + H 2 + (전자 Y + TD의 Y ) 2 - 2 (전자 Y + td y ) k + k 2 -r 2 = 0 - 분해
E X 2 + 2E X TD X + t (2) (D) X (2) (2E) - X (H) - 2TD X H + H 2 + 전자 Y 2 + 2E Y TD의 Y + t (2) (D) (Y) 2 - 2E의 Y의 K - 2TD Y의 유전율 +를 k 2 -r 2 = 0 - 그룹
t 2 (d X 2 + (D) (Y) 2 ) + 2t (E (X) (D) X + E 의 Y 차원 Y - (D) X (H) - (D) (Y) (K)) + E (X) 2 + E (Y) 2 - 2E X (H) - (2E) (Y) (K)의 + h 2 + k 2 -r 2 = 0 - 마지막으로,
t 2 (_d * _d) + 2t (_e * _d-_d * _c) + _e * _e-2 (_e * _c) + _c * _c-r 2 = 0
* 여기서 _d는 벡터 d이고 *는 내적. * - 그리고,
t 2 (_d * _d) + 2t (_d * (_e-_c)) + (_e-_c) * (_e-_c)-r 2 = 0 - _f = _e-_c
t 2 (_d * _d) + 2t (_d * _f) + _f * _f-r 2 = 0
그래서 우리는 다음을 얻습니다 :
t 2 * (d DOT d) + 2t * (f DOT d) + (f DOT f-r 2 ) = 0
따라서 2 차 방정식을 푸십시오.
float a = d.Dot( d ) ;
float b = 2*f.Dot( d ) ;
float c = f.Dot( f ) - r*r ;
float discriminant = b*b-4*a*c;
if( discriminant < 0 )
{
// no intersection
}
else
{
// ray didn't totally miss sphere,
// so there is a solution to
// the equation.
discriminant = sqrt( discriminant );
// either solution may be on or off the ray so need to test both
// t1 is always the smaller value, because BOTH discriminant and
// a are nonnegative.
float t1 = (-b - discriminant)/(2*a);
float t2 = (-b + discriminant)/(2*a);
// 3x HIT cases:
// -o-> --|--> | | --|->
// Impale(t1 hit,t2 hit), Poke(t1 hit,t2>1), ExitWound(t1<0, t2 hit),
// 3x MISS cases:
// -> o o -> | -> |
// FallShort (t1>1,t2>1), Past (t1<0,t2<0), CompletelyInside(t1<0, t2>1)
if( t1 >= 0 && t1 <= 1 )
{
// t1 is the intersection, and it's closer than t2
// (since t1 uses -b - discriminant)
// Impale, Poke
return true ;
}
// here t1 didn't intersect so we are either started
// inside the sphere or completely past it
if( t2 >= 0 && t2 <= 1 )
{
// ExitWound
return true ;
}
// no intn: FallShort, Past, CompletelyInside
return false ;
}
아무도 프로젝션을 고려하지 않는 것 같습니다. 여기서 완전히 벗어난 것입니까?
벡터를 AC에 투영 AB합니다. 투영 된 벡터 AD는 새로운 점을 제공합니다 D. 와
사이의 거리 가 작거나 같으면 교차점이 있습니다.DCR
이처럼 :
알고리즘을 사용하여 점 (원 중심)과 선 (선 AB) 사이의 거리를 계산합니다. 그런 다음 원과 선의 교차점을 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
A, B, C 점이 있다고 가정 해 봅시다. Ax와 Ay는 A 점의 x와 y 성분입니다. 스칼라 R은 원 반경입니다.
이 알고리즘은 A, B 및 C가 별개의 점이고 R이 0이 아닌 것을 요구합니다.
알고리즘은 다음과 같습니다
// compute the euclidean distance between A and B
LAB = sqrt( (Bx-Ax)²+(By-Ay)² )
// compute the direction vector D from A to B
Dx = (Bx-Ax)/LAB
Dy = (By-Ay)/LAB
// the equation of the line AB is x = Dx*t + Ax, y = Dy*t + Ay with 0 <= t <= LAB.
// compute the distance between the points A and E, where
// E is the point of AB closest the circle center (Cx, Cy)
t = Dx*(Cx-Ax) + Dy*(Cy-Ay)
// compute the coordinates of the point E
Ex = t*Dx+Ax
Ey = t*Dy+Ay
// compute the euclidean distance between E and C
LEC = sqrt((Ex-Cx)²+(Ey-Cy)²)
// test if the line intersects the circle
if( LEC < R )
{
// compute distance from t to circle intersection point
dt = sqrt( R² - LEC²)
// compute first intersection point
Fx = (t-dt)*Dx + Ax
Fy = (t-dt)*Dy + Ay
// compute second intersection point
Gx = (t+dt)*Dx + Ax
Gy = (t+dt)*Dy + Ay
}
// else test if the line is tangent to circle
else if( LEC == R )
// tangent point to circle is E
else
// line doesn't touch circle
좋아, 나는 당신에게 코드를주지 않을 것이지만, 당신 이이 알고리즘 을 태그했기 때문에 그것이 당신에게 중요하지 않다고 생각합니다. 먼저 선에 수직 인 벡터를 가져와야합니다.
당신이 알 수없는 변수가됩니다 y = ax + c ( c 알 수있을 것입니다 )
그것을 위해 해결하기를, 계산 그것의 값이 선은 원의 중심을 통과 할 때.
즉,
원 중심의 위치를 선 방정식에 꽂고를 구합니다 c.
그런 다음 원래 선과 그 법선의 교점을 계산하십시오.
그러면 선에 가장 가까운 원이 표시됩니다.
이 점과 원 중심 사이의 거리를 계산하십시오 (벡터의 크기 사용).
이것이 원의 반경보다 작다면-우리는 교차점을 가지고 있습니다!
다른 방법은 삼각형 ABC 영역 공식을 사용합니다. 교차점 테스트는 투영 방법보다 간단하고 효율적이지만 교차점의 좌표를 찾으려면 더 많은 작업이 필요합니다. 최소한 필요한 시점까지 지연됩니다.
삼각형 면적을 계산하는 공식은 다음과 같습니다. area = bh / 2
여기서 b는 기본 길이이고 h는 높이입니다. 우리는 구간 AB를 기준으로 선택하여 h는 원 중심 인 C에서 선까지의 최단 거리입니다.
삼각형 영역은 벡터 내적에 의해 계산 될 수 있으므로 h를 결정할 수 있습니다.
// compute the triangle area times 2 (area = area2/2)
area2 = abs( (Bx-Ax)*(Cy-Ay) - (Cx-Ax)(By-Ay) )
// compute the AB segment length
LAB = sqrt( (Bx-Ax)² + (By-Ay)² )
// compute the triangle height
h = area2/LAB
// if the line intersects the circle
if( h < R )
{
...
}
업데이트 1 :
여기 에 설명 된 빠른 역 제곱근 계산을 사용하여 코드를 최적화하여 1 / LAB의 근사치를 얻을 수 있습니다.
교차점을 계산하는 것은 그리 어렵지 않습니다. 여기 간다
// compute the line AB direction vector components
Dx = (Bx-Ax)/LAB
Dy = (By-Ay)/LAB
// compute the distance from A toward B of closest point to C
t = Dx*(Cx-Ax) + Dy*(Cy-Ay)
// t should be equal to sqrt( (Cx-Ax)² + (Cy-Ay)² - h² )
// compute the intersection point distance from t
dt = sqrt( R² - h² )
// compute first intersection point coordinate
Ex = Ax + (t-dt)*Dx
Ey = Ay + (t-dt)*Dy
// compute second intersection point coordinate
Fx = Ax + (t+dt)*Dx
Fy = Ay + (t+dt)*Dy
h = R 인 경우 선 AB는 원에 접하고 값 dt = 0 및 E = F입니다. 점 좌표는 E 및 F의 좌표입니다.
애플리케이션에서 A가 발생할 수있는 경우 A가 B와 다르고 세그먼트 길이가 널이 아닌지 확인해야합니다.
원의 중심점을 온라인으로 투영하여 교차점을 테스트하는 작은 스크립트를 작성했습니다.
vector distVector = centerPoint - projectedPoint;
if(distVector.length() < circle.radius)
{
double distance = circle.radius - distVector.length();
vector moveVector = distVector.normalize() * distance;
circle.move(moveVector);
}
http://jsfiddle.net/ercang/ornh3594/1/
세그먼트와의 충돌을 확인해야하는 경우 시작점과 끝점까지의 원 중심 거리를 고려해야합니다.
vector distVector = centerPoint - startPoint;
if(distVector.length() < circle.radius)
{
double distance = circle.radius - distVector.length();
vector moveVector = distVector.normalize() * distance;
circle.move(moveVector);
}
https://jsfiddle.net/ercang/menp0991/
내가 찾은이 솔루션은 다른 솔루션 중 일부를 따르는 것이 조금 더 쉬워 보입니다.
취득:
p1 and p2 as the points for the line, and
c as the center point for the circle and r for the radius
기울기 절편 형태의 선 방정식을 풀 것입니다. 그러나 c점으로 어려운 방정식을 다루고 싶지 않았으므로 좌표계를 원으로 이동시킵니다.0,0
p3 = p1 - c
p4 = p2 - c
그건 그렇고, 내가 서로 포인트를 뺄 때마다 누군가를 알지 x못하고을 빼고 y새로운 포인트에 넣습니다.
어쨌든, 이제 p3and와 라인의 방정식을 풀 수 있습니다 p4.
m = (p4_y - p3_y) / (p4_x - p3) (the underscore is an attempt at subscript)
y = mx + b
y - mx = b (just put in a point for x and y, and insert the m we found)
확인. 이제이 방정식을 동일하게 설정해야합니다. 먼저 원의 방정식을 풀어야합니다x
x^2 + y^2 = r^2
y^2 = r^2 - x^2
y = sqrt(r^2 - x^2)
그런 다음 그것들을 동일하게 설정했습니다.
mx + b = sqrt(r^2 - x^2)
이차 방정식 ( 0 = ax^2 + bx + c)을 구합니다 :
(mx + b)^2 = r^2 - x^2
(mx)^2 + 2mbx + b^2 = r^2 - x^2
0 = m^2 * x^2 + x^2 + 2mbx + b^2 - r^2
0 = (m^2 + 1) * x^2 + 2mbx + b^2 - r^2
지금은 내가 a, b하고 c.
a = m^2 + 1
b = 2mb
c = b^2 - r^2
그래서 나는 이것을 2 차 공식에 넣었습니다.
(-b ± sqrt(b^2 - 4ac)) / 2a
그리고 값으로 대체하고 가능한 한 단순화하십시오.
(-2mb ± sqrt(b^2 - 4ac)) / 2a
(-2mb ± sqrt((-2mb)^2 - 4(m^2 + 1)(b^2 - r^2))) / 2(m^2 + 1)
(-2mb ± sqrt(4m^2 * b^2 - 4(m^2 * b^2 - m^2 * r^2 + b^2 - r^2))) / 2m^2 + 2
(-2mb ± sqrt(4 * (m^2 * b^2 - (m^2 * b^2 - m^2 * r^2 + b^2 - r^2))))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± sqrt(4 * (m^2 * b^2 - m^2 * b^2 + m^2 * r^2 - b^2 + r^2)))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± sqrt(4 * (m^2 * r^2 - b^2 + r^2)))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± sqrt(4) * sqrt(m^2 * r^2 - b^2 + r^2))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± 2 * sqrt(m^2 * r^2 - b^2 + r^2))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± 2 * sqrt(m^2 * r^2 + r^2 - b^2))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± 2 * sqrt(r^2 * (m^2 + 1) - b^2))/ 2m^2 + 2
이것은 거의 단순화 될 것입니다. 마지막으로 ±를 사용하여 방정식으로 분리하십시오.
(-2mb + 2 * sqrt(r^2 * (m^2 + 1) - b^2))/ 2m^2 + 2 or
(-2mb - 2 * sqrt(r^2 * (m^2 + 1) - b^2))/ 2m^2 + 2
그런 다음 두 방정식의 결과를 xin에 연결하면 됩니다 mx + b. 명확하게하기 위해 이것을 사용하는 방법을 보여주기 위해 JavaScript 코드를 작성했습니다.
function interceptOnCircle(p1,p2,c,r){
//p1 is the first line point
//p2 is the second line point
//c is the circle's center
//r is the circle's radius
var p3 = {x:p1.x - c.x, y:p1.y - c.y} //shifted line points
var p4 = {x:p2.x - c.x, y:p2.y - c.y}
var m = (p4.y - p3.y) / (p4.x - p3.x); //slope of the line
var b = p3.y - m * p3.x; //y-intercept of line
var underRadical = Math.pow((Math.pow(r,2)*(Math.pow(m,2)+1)),2)-Math.pow(b,2)); //the value under the square root sign
if (underRadical < 0){
//line completely missed
return false;
} else {
var t1 = (-2*m*b+2*Math.sqrt(underRadical))/(2 * Math.pow(m,2) + 2); //one of the intercept x's
var t2 = (-2*m*b-2*Math.sqrt(underRadical))/(2 * Math.pow(m,2) + 2); //other intercept's x
var i1 = {x:t1,y:m*t1+b} //intercept point 1
var i2 = {x:t2,y:m*t2+b} //intercept point 2
return [i1,i2];
}
}
이게 도움이 되길 바란다!
추신 누군가가 오류를 발견하거나 제안 사항이 있으면 의견을 말하십시오. 나는 매우 새롭고 모든 도움 / 제안을 환영합니다.
벡터 AC를 벡터 AB에 투영하여 원 중심에 가장 가까운 무한 선에서 점을 찾을 수 있습니다. 해당 점과 원 중심 사이의 거리를 계산하십시오. R보다 크면 교차가 없습니다. 거리가 R과 같으면 선은 원의 접선이고 원 중심에 가장 가까운 점은 실제로 교점입니다. 거리가 R보다 작 으면 2 개의 교차점이 있습니다. 원 중심에서 가장 가까운 점에서 같은 거리에 있습니다. 이 거리는 피타고라스 정리를 사용하여 쉽게 계산할 수 있습니다. 의사 코드의 알고리즘은 다음과 같습니다.
{
dX = bX - aX;
dY = bY - aY;
if ((dX == 0) && (dY == 0))
{
// A and B are the same points, no way to calculate intersection
return;
}
dl = (dX * dX + dY * dY);
t = ((cX - aX) * dX + (cY - aY) * dY) / dl;
// point on a line nearest to circle center
nearestX = aX + t * dX;
nearestY = aY + t * dY;
dist = point_dist(nearestX, nearestY, cX, cY);
if (dist == R)
{
// line segment touches circle; one intersection point
iX = nearestX;
iY = nearestY;
if (t < 0 || t > 1)
{
// intersection point is not actually within line segment
}
}
else if (dist < R)
{
// two possible intersection points
dt = sqrt(R * R - dist * dist) / sqrt(dl);
// intersection point nearest to A
t1 = t - dt;
i1X = aX + t1 * dX;
i1Y = aY + t1 * dY;
if (t1 < 0 || t1 > 1)
{
// intersection point is not actually within line segment
}
// intersection point farthest from A
t2 = t + dt;
i2X = aX + t2 * dX;
i2Y = aY + t2 * dY;
if (t2 < 0 || t2 > 1)
{
// intersection point is not actually within line segment
}
}
else
{
// no intersection
}
}
편집 : 발견 된 교차점이 실제로 선 세그먼트 내에 있는지 확인하는 코드가 추가되었습니다.
이상하게도 대답 할 수는 있지만 언급 할 수는 없습니다 ... 나는 원의 중심이 원점에 놓 이도록 모든 것을 이동시키는 Multitaskpro의 접근 방식을 좋아했습니다. 불행히도 그의 코드에는 두 가지 문제가 있습니다. 먼저 제곱근 아래에서 이중 전원을 제거해야합니다. 그래서 :
var underRadical = Math.pow((Math.pow(r,2)*(Math.pow(m,2)+1)),2)-Math.pow(b,2));
그러나:
var underRadical = Math.pow(r,2)*(Math.pow(m,2)+1)) - Math.pow(b,2);
최종 좌표에서 그는 솔루션을 다시 이동하는 것을 잊습니다. 그래서 :
var i1 = {x:t1,y:m*t1+b}
그러나:
var i1 = {x:t1+c.x, y:m*t1+b+c.y};
그러면 전체 기능이 다음과 같이됩니다.
function interceptOnCircle(p1, p2, c, r) {
//p1 is the first line point
//p2 is the second line point
//c is the circle's center
//r is the circle's radius
var p3 = {x:p1.x - c.x, y:p1.y - c.y}; //shifted line points
var p4 = {x:p2.x - c.x, y:p2.y - c.y};
var m = (p4.y - p3.y) / (p4.x - p3.x); //slope of the line
var b = p3.y - m * p3.x; //y-intercept of line
var underRadical = Math.pow(r,2)*Math.pow(m,2) + Math.pow(r,2) - Math.pow(b,2); //the value under the square root sign
if (underRadical < 0) {
//line completely missed
return false;
} else {
var t1 = (-m*b + Math.sqrt(underRadical))/(Math.pow(m,2) + 1); //one of the intercept x's
var t2 = (-m*b - Math.sqrt(underRadical))/(Math.pow(m,2) + 1); //other intercept's x
var i1 = {x:t1+c.x, y:m*t1+b+c.y}; //intercept point 1
var i2 = {x:t2+c.x, y:m*t2+b+c.y}; //intercept point 2
return [i1, i2];
}
}
여기 수학이 필요합니다.
A = (Xa, Ya), B = (Xb, Yb) 및 C = (Xc, Yc)라고 가정하십시오. A에서 B까지의 선의 모든 점에는 좌표 (alpha * Xa + (1-alpha) Xb, alpha Ya + (1-alpha) * Yb) = P
점 P의 거리가 R에서 C까지 인 경우 원에 있어야합니다. 당신이 원하는 것은 해결하는 것입니다
distance(P, C) = R
그건
(alpha*Xa + (1-alpha)*Xb)^2 + (alpha*Ya + (1-alpha)*Yb)^2 = R^2
alpha^2*Xa^2 + alpha^2*Xb^2 - 2*alpha*Xb^2 + Xb^2 + alpha^2*Ya^2 + alpha^2*Yb^2 - 2*alpha*Yb^2 + Yb^2=R^2
(Xa^2 + Xb^2 + Ya^2 + Yb^2)*alpha^2 - 2*(Xb^2 + Yb^2)*alpha + (Xb^2 + Yb^2 - R^2) = 0
ABC 방정식을이 방정식에 적용하여 알파에 대한 해를 구하고 알파에 대한 해를 사용하여 P의 좌표를 계산하면 교차점이있는 경우 교차점을 얻습니다.
구의 중심 (3D이므로 원이 아닌 구를 의미한다고 가정)과 선 사이의 거리를 찾으면 그 거리가 트릭을 수행하는 반경보다 작은 지 확인하십시오.
충돌 지점은 선과 구 사이의 가장 가까운 지점입니다 (구와 선 사이의 거리를 계산할 때 계산 됨)
점과 선 사이의 거리 :
http://mathworld.wolfram.com/Point-LineDistance3-Dimensional.html
다음은 자바 스크립트로 구현 한 것입니다. 내 접근 방식은 먼저 선 세그먼트를 무한 선으로 변환 한 다음 교차점을 찾는 것입니다. 거기에서 발견 된 점이 선 세그먼트에 있는지 확인합니다. 코드가 잘 문서화되어 있으므로 따라갈 수 있어야합니다.
이 라이브 데모 에서 코드를 시험해 볼 수 있습니다 . 코드는 알고리즘 repo 에서 가져 왔습니다 .
// Small epsilon value
var EPS = 0.0000001;
// point (x, y)
function Point(x, y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
// Circle with center at (x,y) and radius r
function Circle(x, y, r) {
this.x = x;
this.y = y;
this.r = r;
}
// A line segment (x1, y1), (x2, y2)
function LineSegment(x1, y1, x2, y2) {
var d = Math.sqrt( (x1-x2)*(x1-x2) + (y1-y2)*(y1-y2) );
if (d < EPS) throw 'A point is not a line segment';
this.x1 = x1; this.y1 = y1;
this.x2 = x2; this.y2 = y2;
}
// An infinite line defined as: ax + by = c
function Line(a, b, c) {
this.a = a; this.b = b; this.c = c;
// Normalize line for good measure
if (Math.abs(b) < EPS) {
c /= a; a = 1; b = 0;
} else {
a = (Math.abs(a) < EPS) ? 0 : a / b;
c /= b; b = 1;
}
}
// Given a line in standard form: ax + by = c and a circle with
// a center at (x,y) with radius r this method finds the intersection
// of the line and the circle (if any).
function circleLineIntersection(circle, line) {
var a = line.a, b = line.b, c = line.c;
var x = circle.x, y = circle.y, r = circle.r;
// Solve for the variable x with the formulas: ax + by = c (equation of line)
// and (x-X)^2 + (y-Y)^2 = r^2 (equation of circle where X,Y are known) and expand to obtain quadratic:
// (a^2 + b^2)x^2 + (2abY - 2ac + - 2b^2X)x + (b^2X^2 + b^2Y^2 - 2bcY + c^2 - b^2r^2) = 0
// Then use quadratic formula X = (-b +- sqrt(a^2 - 4ac))/2a to find the
// roots of the equation (if they exist) and this will tell us the intersection points
// In general a quadratic is written as: Ax^2 + Bx + C = 0
// (a^2 + b^2)x^2 + (2abY - 2ac + - 2b^2X)x + (b^2X^2 + b^2Y^2 - 2bcY + c^2 - b^2r^2) = 0
var A = a*a + b*b;
var B = 2*a*b*y - 2*a*c - 2*b*b*x;
var C = b*b*x*x + b*b*y*y - 2*b*c*y + c*c - b*b*r*r;
// Use quadratic formula x = (-b +- sqrt(a^2 - 4ac))/2a to find the
// roots of the equation (if they exist).
var D = B*B - 4*A*C;
var x1,y1,x2,y2;
// Handle vertical line case with b = 0
if (Math.abs(b) < EPS) {
// Line equation is ax + by = c, but b = 0, so x = c/a
x1 = c/a;
// No intersection
if (Math.abs(x-x1) > r) return [];
// Vertical line is tangent to circle
if (Math.abs((x1-r)-x) < EPS || Math.abs((x1+r)-x) < EPS)
return [new Point(x1, y)];
var dx = Math.abs(x1 - x);
var dy = Math.sqrt(r*r-dx*dx);
// Vertical line cuts through circle
return [
new Point(x1,y+dy),
new Point(x1,y-dy)
];
// Line is tangent to circle
} else if (Math.abs(D) < EPS) {
x1 = -B/(2*A);
y1 = (c - a*x1)/b;
return [new Point(x1,y1)];
// No intersection
} else if (D < 0) {
return [];
} else {
D = Math.sqrt(D);
x1 = (-B+D)/(2*A);
y1 = (c - a*x1)/b;
x2 = (-B-D)/(2*A);
y2 = (c - a*x2)/b;
return [
new Point(x1, y1),
new Point(x2, y2)
];
}
}
// Converts a line segment to a line in general form
function segmentToGeneralForm(x1,y1,x2,y2) {
var a = y1 - y2;
var b = x2 - x1;
var c = x2*y1 - x1*y2;
return new Line(a,b,c);
}
// Checks if a point 'pt' is inside the rect defined by (x1,y1), (x2,y2)
function pointInRectangle(pt,x1,y1,x2,y2) {
var x = Math.min(x1,x2), X = Math.max(x1,x2);
var y = Math.min(y1,y2), Y = Math.max(y1,y2);
return x - EPS <= pt.x && pt.x <= X + EPS &&
y - EPS <= pt.y && pt.y <= Y + EPS;
}
// Finds the intersection(s) of a line segment and a circle
function lineSegmentCircleIntersection(segment, circle) {
var x1 = segment.x1, y1 = segment.y1, x2 = segment.x2, y2 = segment.y2;
var line = segmentToGeneralForm(x1,y1,x2,y2);
var pts = circleLineIntersection(circle, line);
// No intersection
if (pts.length === 0) return [];
var pt1 = pts[0];
var includePt1 = pointInRectangle(pt1,x1,y1,x2,y2);
// Check for unique intersection
if (pts.length === 1) {
if (includePt1) return [pt1];
return [];
}
var pt2 = pts[1];
var includePt2 = pointInRectangle(pt2,x1,y1,x2,y2);
// Check for remaining intersections
if (includePt1 && includePt2) return [pt1, pt2];
if (includePt1) return [pt1];
if (includePt2) return [pt2];
return [];
}
이 포스트에서 원 중심과 선분 사이의 법선 N (이미지 2) 사이의 교점을 나타내는 원 중심과 선상의 점 (Ipoint) 사이의 거리를 확인하여 원 선 충돌을 검사합니다.
( https://i.stack.imgur.com/3o6do.png )
이미지 1에는 하나의 원과 하나의 선이 표시됩니다. 벡터 A 점 대 선 시작점, 벡터 B 점 대 선 끝점, 벡터 C 점 대 원 중심. 이제 벡터 E (선 시작점에서 원 중심으로)와 벡터 D (선 시작점에서 선으로 끝점)를 찾아야합니다.이 계산은 이미지 1에 표시되어 있습니다.
( https://i.stack.imgur.com/7098a.png )
이미지 2에서 벡터 E는 벡터 E와 단위 벡터 D의 "점 곱"에 의해 벡터 D에 투영됨을 알 수 있습니다. 점 곱의 결과는 스칼라 Xp입니다. 벡터 N 및 벡터 D. 다음 벡터 X는 단위 벡터 D와 스칼라 Xp를 곱하여 구합니다.
이제 우리는 벡터 A (라인에서 시작점)와 벡터 X의 간단한 벡터 추가 인 벡터 Z (벡터에서 I 포인트로)를 찾아야합니다. 다음으로 특별한 경우를 다루어야합니다. 왼쪽 또는 오른쪽인지 확인해야하는 것은 아닙니다. 가장 가까운 벡터를 사용하여 원에 가장 가까운 점을 결정합니다.
( https://i.stack.imgur.com/p9WIr.png )
투영 Xp가 음수 인 경우 Ipoint는 선분의 왼쪽이고, 가장 가까운 벡터는 선 시작점의 벡터와 같고, 투영 Xp가 벡터 D의 크기보다 크면 Ipoint는 선분의 오른쪽이며 가장 가까운 벡터는 선 끝의 벡터와 같습니다 다른 경우에 가장 가까운 벡터는 벡터 Z와 같습니다.
이제 가장 가까운 vector가있을 때 원 중심에서 Ipoint (dist vector)까지의 벡터를 찾아야합니다. 간단하게 가운데 벡터에서 가장 가까운 벡터를 빼면됩니다. 그런 다음 벡터 거리 크기가 원 반경보다 작은 지 확인하고 충돌이 없으면 충돌하지 않으면 충돌합니다.
( https://i.stack.imgur.com/QJ63q.png )
끝으로 충돌을 해결하기위한 몇 가지 값을 반환 할 수 있습니다. 가장 쉬운 방법은 충돌 겹침 (벡터 거리 크기에서 반지름 빼기)과 충돌 축, 벡터 D를 반환하는 것입니다. 또한 필요한 경우 교차점은 벡터 Z입니다.
선의 좌표가 Ax, Ay 및 Bx, By이고 원 중심이 Cx, Cy 인 경우 선 공식은 다음과 같습니다.
x = Ax * t + Bx * (1-t)
y = Ay * t + By * (1-t)
여기서 0 <= t <= 1
그리고 원은
(Cx-x) ^ 2 + (Cy-y) ^ 2 = R ^ 2
선의 x 및 y 공식을 circle 공식으로 대체하면 t의 2 차 방정식이 나오고 그 해는 교점입니다 (있는 경우). 어느 것이 0보다 작거나 1보다 크면 솔루션이 아니지만 선이 원의 방향을 '포인팅'한다는 것을 나타냅니다.
이 스레드에 추가 한 것입니다 ... 아래는 pahlevan이 게시 한 코드 버전이지만 C # / XNA 용으로 약간 정리되어 있습니다.
/// <summary>
/// Intersects a line and a circle.
/// </summary>
/// <param name="location">the location of the circle</param>
/// <param name="radius">the radius of the circle</param>
/// <param name="lineFrom">the starting point of the line</param>
/// <param name="lineTo">the ending point of the line</param>
/// <returns>true if the line and circle intersect each other</returns>
public static bool IntersectLineCircle(Vector2 location, float radius, Vector2 lineFrom, Vector2 lineTo)
{
float ab2, acab, h2;
Vector2 ac = location - lineFrom;
Vector2 ab = lineTo - lineFrom;
Vector2.Dot(ref ab, ref ab, out ab2);
Vector2.Dot(ref ac, ref ab, out acab);
float t = acab / ab2;
if (t < 0)
t = 0;
else if (t > 1)
t = 1;
Vector2 h = ((ab * t) + lineFrom) - location;
Vector2.Dot(ref h, ref h, out h2);
return (h2 <= (radius * radius));
}
' VB.NET - Code
Function CheckLineSegmentCircleIntersection(x1 As Double, y1 As Double, x2 As Double, y2 As Double, xc As Double, yc As Double, r As Double) As Boolean
Static xd As Double = 0.0F
Static yd As Double = 0.0F
Static t As Double = 0.0F
Static d As Double = 0.0F
Static dx_2_1 As Double = 0.0F
Static dy_2_1 As Double = 0.0F
dx_2_1 = x2 - x1
dy_2_1 = y2 - y1
t = ((yc - y1) * dy_2_1 + (xc - x1) * dx_2_1) / (dy_2_1 * dy_2_1 + dx_2_1 * dx_2_1)
If 0 <= t And t <= 1 Then
xd = x1 + t * dx_2_1
yd = y1 + t * dy_2_1
d = Math.Sqrt((xd - xc) * (xd - xc) + (yd - yc) * (yd - yc))
Return d <= r
Else
d = Math.Sqrt((xc - x1) * (xc - x1) + (yc - y1) * (yc - y1))
If d <= r Then
Return True
Else
d = Math.Sqrt((xc - x2) * (xc - x2) + (yc - y2) * (yc - y2))
If d <= r Then
Return True
Else
Return False
End If
End If
End If
End Function
나는 주어진 대답에 따라 iOS 용이 기능을 만들었습니다. chmike
+ (NSArray *)intersectionPointsOfCircleWithCenter:(CGPoint)center withRadius:(float)radius toLinePoint1:(CGPoint)p1 andLinePoint2:(CGPoint)p2
{
NSMutableArray *intersectionPoints = [NSMutableArray array];
float Ax = p1.x;
float Ay = p1.y;
float Bx = p2.x;
float By = p2.y;
float Cx = center.x;
float Cy = center.y;
float R = radius;
// compute the euclidean distance between A and B
float LAB = sqrt( pow(Bx-Ax, 2)+pow(By-Ay, 2) );
// compute the direction vector D from A to B
float Dx = (Bx-Ax)/LAB;
float Dy = (By-Ay)/LAB;
// Now the line equation is x = Dx*t + Ax, y = Dy*t + Ay with 0 <= t <= 1.
// compute the value t of the closest point to the circle center (Cx, Cy)
float t = Dx*(Cx-Ax) + Dy*(Cy-Ay);
// This is the projection of C on the line from A to B.
// compute the coordinates of the point E on line and closest to C
float Ex = t*Dx+Ax;
float Ey = t*Dy+Ay;
// compute the euclidean distance from E to C
float LEC = sqrt( pow(Ex-Cx, 2)+ pow(Ey-Cy, 2) );
// test if the line intersects the circle
if( LEC < R )
{
// compute distance from t to circle intersection point
float dt = sqrt( pow(R, 2) - pow(LEC,2) );
// compute first intersection point
float Fx = (t-dt)*Dx + Ax;
float Fy = (t-dt)*Dy + Ay;
// compute second intersection point
float Gx = (t+dt)*Dx + Ax;
float Gy = (t+dt)*Dy + Ay;
[intersectionPoints addObject:[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(Fx, Fy)]];
[intersectionPoints addObject:[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(Gx, Gy)]];
}
// else test if the line is tangent to circle
else if( LEC == R ) {
// tangent point to circle is E
[intersectionPoints addObject:[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(Ex, Ey)]];
}
else {
// line doesn't touch circle
}
return intersectionPoints;
}
서클은 정말 나쁜 사람입니다 :) 따라서 좋은 방법은 가능한 경우 진정한 서클을 피하는 것입니다. 게임의 충돌 검사를 수행하는 경우 몇 가지 단순화를 수행하고 3 개의 도트 제품과 몇 가지 비교 만 할 수 있습니다.
나는 이것을 "뚱뚱한 지점"또는 "가는 원"이라고 부릅니다. 세그먼트와 평행 한 방향으로 반지름이 0 인 타원. 세그먼트에 수직 인 방향으로 전체 반경
먼저 과도한 데이터를 피하기 위해 좌표 시스템의 이름을 바꾸고 좌표계를 전환하는 것을 고려할 것입니다.
s0s1 = B-A;
s0qp = C-A;
rSqr = r*r;
둘째, hvec2f의 인덱스 h는 vector보다 dot () / det ()와 같은 수평 연산을 선호해야 함을 의미합니다. 즉, 셔플 링 / 하드 링 / 하우싱을 피하기 위해 구성 요소를 별도의 xmm 레지스터에 배치해야합니다. 그리고 우리는 2D 게임을위한 가장 간단한 충돌 감지 기능을 가지고 있습니다 :
bool fat_point_collides_segment(const hvec2f& s0qp, const hvec2f& s0s1, const float& rSqr) {
auto a = dot(s0s1, s0s1);
//if( a != 0 ) // if you haven't zero-length segments omit this, as it would save you 1 _mm_comineq_ss() instruction and 1 memory fetch
{
auto b = dot(s0s1, s0qp);
auto t = b / a; // length of projection of s0qp onto s0s1
//std::cout << "t = " << t << "\n";
if ((t >= 0) && (t <= 1)) //
{
auto c = dot(s0qp, s0qp);
auto r2 = c - a * t * t;
return (r2 <= rSqr); // true if collides
}
}
return false;
}
더 이상 최적화 할 수없는 것 같습니다. 수백만 개의 반복 단계를 처리하기 위해 신경망 구동 자동차 경주 충돌 감지에 사용하고 있습니다.
이 Java 함수는 DVec2 객체를 반환합니다. 그것은 소요 DVec2 원의 중심, 원의 반지름, 그리고 라인을.
public static DVec2 CircLine(DVec2 C, double r, Line line)
{
DVec2 A = line.p1;
DVec2 B = line.p2;
DVec2 P;
DVec2 AC = new DVec2( C );
AC.sub(A);
DVec2 AB = new DVec2( B );
AB.sub(A);
double ab2 = AB.dot(AB);
double acab = AC.dot(AB);
double t = acab / ab2;
if (t < 0.0)
t = 0.0;
else if (t > 1.0)
t = 1.0;
//P = A + t * AB;
P = new DVec2( AB );
P.mul( t );
P.add( A );
DVec2 H = new DVec2( P );
H.sub( C );
double h2 = H.dot(H);
double r2 = r * r;
if(h2 > r2)
return null;
else
return P;
}
C # (부분 서클 클래스)의 또 다른 하나. 테스트하고 매력처럼 작동합니다.
public class Circle : IEquatable<Circle>
{
// ******************************************************************
// The center of a circle
private Point _center;
// The radius of a circle
private double _radius;
// ******************************************************************
/// <summary>
/// Find all intersections (0, 1, 2) of the circle with a line defined by its 2 points.
/// Using: http://math.stackexchange.com/questions/228841/how-do-i-calculate-the-intersections-of-a-straight-line-and-a-circle
/// Note: p is the Center.X and q is Center.Y
/// </summary>
/// <param name="linePoint1"></param>
/// <param name="linePoint2"></param>
/// <returns></returns>
public List<Point> GetIntersections(Point linePoint1, Point linePoint2)
{
List<Point> intersections = new List<Point>();
double dx = linePoint2.X - linePoint1.X;
if (dx.AboutEquals(0)) // Straight vertical line
{
if (linePoint1.X.AboutEquals(Center.X - Radius) || linePoint1.X.AboutEquals(Center.X + Radius))
{
Point pt = new Point(linePoint1.X, Center.Y);
intersections.Add(pt);
}
else if (linePoint1.X > Center.X - Radius && linePoint1.X < Center.X + Radius)
{
double x = linePoint1.X - Center.X;
Point pt = new Point(linePoint1.X, Center.Y + Math.Sqrt(Radius * Radius - (x * x)));
intersections.Add(pt);
pt = new Point(linePoint1.X, Center.Y - Math.Sqrt(Radius * Radius - (x * x)));
intersections.Add(pt);
}
return intersections;
}
// Line function (y = mx + b)
double dy = linePoint2.Y - linePoint1.Y;
double m = dy / dx;
double b = linePoint1.Y - m * linePoint1.X;
double A = m * m + 1;
double B = 2 * (m * b - m * _center.Y - Center.X);
double C = Center.X * Center.X + Center.Y * Center.Y - Radius * Radius - 2 * b * Center.Y + b * b;
double discriminant = B * B - 4 * A * C;
if (discriminant < 0)
{
return intersections; // there is no intersections
}
if (discriminant.AboutEquals(0)) // Tangeante (touch on 1 point only)
{
double x = -B / (2 * A);
double y = m * x + b;
intersections.Add(new Point(x, y));
}
else // Secant (touch on 2 points)
{
double x = (-B + Math.Sqrt(discriminant)) / (2 * A);
double y = m * x + b;
intersections.Add(new Point(x, y));
x = (-B - Math.Sqrt(discriminant)) / (2 * A);
y = m * x + b;
intersections.Add(new Point(x, y));
}
return intersections;
}
// ******************************************************************
// Get the center
[XmlElement("Center")]
public Point Center
{
get { return _center; }
set
{
_center = value;
}
}
// ******************************************************************
// Get the radius
[XmlElement]
public double Radius
{
get { return _radius; }
set { _radius = value; }
}
//// ******************************************************************
//[XmlArrayItemAttribute("DoublePoint")]
//public List<Point> Coordinates
//{
// get { return _coordinates; }
//}
// ******************************************************************
// Construct a circle without any specification
public Circle()
{
_center.X = 0;
_center.Y = 0;
_radius = 0;
}
// ******************************************************************
// Construct a circle without any specification
public Circle(double radius)
{
_center.X = 0;
_center.Y = 0;
_radius = radius;
}
// ******************************************************************
// Construct a circle with the specified circle
public Circle(Circle circle)
{
_center = circle._center;
_radius = circle._radius;
}
// ******************************************************************
// Construct a circle with the specified center and radius
public Circle(Point center, double radius)
{
_center = center;
_radius = radius;
}
// ******************************************************************
// Construct a circle based on one point
public Circle(Point center)
{
_center = center;
_radius = 0;
}
// ******************************************************************
// Construct a circle based on two points
public Circle(Point p1, Point p2)
{
Circle2Points(p1, p2);
}
필수 :
using System;
namespace Mathematic
{
public static class DoubleExtension
{
// ******************************************************************
// Base on Hans Passant Answer on:
// http://stackoverflow.com/questions/2411392/double-epsilon-for-equality-greater-than-less-than-less-than-or-equal-to-gre
/// <summary>
/// Compare two double taking in account the double precision potential error.
/// Take care: truncation errors accumulate on calculation. More you do, more you should increase the epsilon.
public static bool AboutEquals(this double value1, double value2)
{
if (double.IsPositiveInfinity(value1))
return double.IsPositiveInfinity(value2);
if (double.IsNegativeInfinity(value1))
return double.IsNegativeInfinity(value2);
if (double.IsNaN(value1))
return double.IsNaN(value2);
double epsilon = Math.Max(Math.Abs(value1), Math.Abs(value2)) * 1E-15;
return Math.Abs(value1 - value2) <= epsilon;
}
// ******************************************************************
// Base on Hans Passant Answer on:
// http://stackoverflow.com/questions/2411392/double-epsilon-for-equality-greater-than-less-than-less-than-or-equal-to-gre
/// <summary>
/// Compare two double taking in account the double precision potential error.
/// Take care: truncation errors accumulate on calculation. More you do, more you should increase the epsilon.
/// You get really better performance when you can determine the contextual epsilon first.
/// </summary>
/// <param name="value1"></param>
/// <param name="value2"></param>
/// <param name="precalculatedContextualEpsilon"></param>
/// <returns></returns>
public static bool AboutEquals(this double value1, double value2, double precalculatedContextualEpsilon)
{
if (double.IsPositiveInfinity(value1))
return double.IsPositiveInfinity(value2);
if (double.IsNegativeInfinity(value1))
return double.IsNegativeInfinity(value2);
if (double.IsNaN(value1))
return double.IsNaN(value2);
return Math.Abs(value1 - value2) <= precalculatedContextualEpsilon;
}
// ******************************************************************
public static double GetContextualEpsilon(this double biggestPossibleContextualValue)
{
return biggestPossibleContextualValue * 1E-15;
}
// ******************************************************************
/// <summary>
/// Mathlab equivalent
/// </summary>
/// <param name="dividend"></param>
/// <param name="divisor"></param>
/// <returns></returns>
public static double Mod(this double dividend, double divisor)
{
return dividend - System.Math.Floor(dividend / divisor) * divisor;
}
// ******************************************************************
}
}
다음은 JavaScript에서 유용한 솔루션입니다 (모든 필수 수학 및 라이브 일러스트레이션 포함) https://bl.ocks.org/milkbread/11000965
is_on해당 솔루션의 기능을 수정해야 하지만 :
function is_on(a, b, c) {
return Math.abs(distance(a,c) + distance(c,b) - distance(a,b))<0.000001;
}@Mizipzor가 제안한 (투영 사용) 아이디어에 따라 TypeScript의 솔루션은 다음과 같습니다.
/**
* Determines whether a line segment defined by a start and end point intersects with a sphere defined by a center point and a radius
* @param a the start point of the line segment
* @param b the end point of the line segment
* @param c the center point of the sphere
* @param r the radius of the sphere
*/
export function lineSphereIntersects(
a: IPoint,
b: IPoint,
c: IPoint,
r: number
): boolean {
// find the three sides of the triangle formed by the three points
const ab: number = distance(a, b);
const ac: number = distance(a, c);
const bc: number = distance(b, c);
// check to see if either ends of the line segment are inside of the sphere
if (ac < r || bc < r) {
return true;
}
// find the angle between the line segment and the center of the sphere
const numerator: number = Math.pow(ac, 2) + Math.pow(ab, 2) - Math.pow(bc, 2);
const denominator: number = 2 * ac * ab;
const cab: number = Math.acos(numerator / denominator);
// find the distance from the center of the sphere and the line segment
const cd: number = Math.sin(cab) * ac;
// if the radius is at least as long as the distance between the center and the line
if (r >= cd) {
// find the distance between the line start and the point on the line closest to
// the center of the sphere
const ad: number = Math.cos(cab) * ac;
// intersection occurs when the point on the line closest to the sphere center is
// no further away than the end of the line
return ad <= ab;
}
return false;
}
export function distance(a: IPoint, b: IPoint): number {
return Math.sqrt(
Math.pow(b.z - a.z, 2) + Math.pow(b.y - a.y, 2) + Math.pow(b.x - a.x, 2)
);
}
export interface IPoint {
x: number;
y: number;
z: number;
}
다음은 golang으로 작성된 솔루션입니다. 이 방법은 여기에 게시 된 다른 답변과 비슷하지만 완전히 동일하지는 않습니다. 구현하기 쉽고 테스트를 거쳤습니다. 단계는 다음과 같습니다.
- 원이 원점이되도록 좌표를 변환합니다.
- x 및 y 좌표 모두에 대해 선분을 t의 매개 변수화 된 함수로 표현합니다. t가 0이면 함수 값은 세그먼트의 한 끝 점이고 t가 1이면 함수 값은 다른 끝점입니다.
- 가능한 경우, x, y를 생성하는 t의 제한 값으로 인한 2 차 방정식을 원의 반지름과 동일한 원점으로부터의 거리로 해결합니다.
- t가 <0 또는> 1 (개방 세그먼트의 경우 <= 0 또는> = 1) 인 솔루션을 버리십시오. 해당 포인트는 세그먼트에 포함되지 않습니다.
- 원래 좌표로 다시 변환합니다.
2 차에 대한 A, B 및 C의 값은 여기에서 도출되며, 여기서 (n-et) 및 (m-dt)는 각각 선의 x 및 y 좌표에 대한 방정식입니다. r은 원의 반지름입니다.
(n-et)(n-et) + (m-dt)(m-dt) = rr
nn - 2etn + etet + mm - 2mdt + dtdt = rr
(ee+dd)tt - 2(en + dm)t + nn + mm - rr = 0
따라서 A = ee + dd, B =-2 (en + dm) 및 C = nn + mm-rr입니다.
함수의 golang 코드는 다음과 같습니다.
package geom
import (
"math"
)
// SegmentCircleIntersection return points of intersection between a circle and
// a line segment. The Boolean intersects returns true if one or
// more solutions exist. If only one solution exists,
// x1 == x2 and y1 == y2.
// s1x and s1y are coordinates for one end point of the segment, and
// s2x and s2y are coordinates for the other end of the segment.
// cx and cy are the coordinates of the center of the circle and
// r is the radius of the circle.
func SegmentCircleIntersection(s1x, s1y, s2x, s2y, cx, cy, r float64) (x1, y1, x2, y2 float64, intersects bool) {
// (n-et) and (m-dt) are expressions for the x and y coordinates
// of a parameterized line in coordinates whose origin is the
// center of the circle.
// When t = 0, (n-et) == s1x - cx and (m-dt) == s1y - cy
// When t = 1, (n-et) == s2x - cx and (m-dt) == s2y - cy.
n := s2x - cx
m := s2y - cy
e := s2x - s1x
d := s2y - s1y
// lineFunc checks if the t parameter is in the segment and if so
// calculates the line point in the unshifted coordinates (adds back
// cx and cy.
lineFunc := func(t float64) (x, y float64, inBounds bool) {
inBounds = t >= 0 && t <= 1 // Check bounds on closed segment
// To check bounds for an open segment use t > 0 && t < 1
if inBounds { // Calc coords for point in segment
x = n - e*t + cx
y = m - d*t + cy
}
return
}
// Since we want the points on the line distance r from the origin,
// (n-et)(n-et) + (m-dt)(m-dt) = rr.
// Expanding and collecting terms yeilds the following quadratic equation:
A, B, C := e*e+d*d, -2*(e*n+m*d), n*n+m*m-r*r
D := B*B - 4*A*C // discriminant of quadratic
if D < 0 {
return // No solution
}
D = math.Sqrt(D)
var p1In, p2In bool
x1, y1, p1In = lineFunc((-B + D) / (2 * A)) // First root
if D == 0.0 {
intersects = p1In
x2, y2 = x1, y1
return // Only possible solution, quadratic has one root.
}
x2, y2, p2In = lineFunc((-B - D) / (2 * A)) // Second root
intersects = p1In || p2In
if p1In == false { // Only x2, y2 may be valid solutions
x1, y1 = x2, y2
} else if p2In == false { // Only x1, y1 are valid solutions
x2, y2 = x1, y1
}
return
}
솔루션 포인트가 선 세그먼트와 원 안에 있음을 확인하는이 기능으로 테스트했습니다. 테스트 세그먼트를 만들고 지정된 원 주위로 스윕합니다.
package geom_test
import (
"testing"
. "**put your package path here**"
)
func CheckEpsilon(t *testing.T, v, epsilon float64, message string) {
if v > epsilon || v < -epsilon {
t.Error(message, v, epsilon)
t.FailNow()
}
}
func TestSegmentCircleIntersection(t *testing.T) {
epsilon := 1e-10 // Something smallish
x1, y1 := 5.0, 2.0 // segment end point 1
x2, y2 := 50.0, 30.0 // segment end point 2
cx, cy := 100.0, 90.0 // center of circle
r := 80.0
segx, segy := x2-x1, y2-y1
testCntr, solutionCntr := 0, 0
for i := -100; i < 100; i++ {
for j := -100; j < 100; j++ {
testCntr++
s1x, s2x := x1+float64(i), x2+float64(i)
s1y, s2y := y1+float64(j), y2+float64(j)
sc1x, sc1y := s1x-cx, s1y-cy
seg1Inside := sc1x*sc1x+sc1y*sc1y < r*r
sc2x, sc2y := s2x-cx, s2y-cy
seg2Inside := sc2x*sc2x+sc2y*sc2y < r*r
p1x, p1y, p2x, p2y, intersects := SegmentCircleIntersection(s1x, s1y, s2x, s2y, cx, cy, r)
if intersects {
solutionCntr++
//Check if points are on circle
c1x, c1y := p1x-cx, p1y-cy
deltaLen1 := (c1x*c1x + c1y*c1y) - r*r
CheckEpsilon(t, deltaLen1, epsilon, "p1 not on circle")
c2x, c2y := p2x-cx, p2y-cy
deltaLen2 := (c2x*c2x + c2y*c2y) - r*r
CheckEpsilon(t, deltaLen2, epsilon, "p2 not on circle")
// Check if points are on the line through the line segment
// "cross product" of vector from a segment point to the point
// and the vector for the segment should be near zero
vp1x, vp1y := p1x-s1x, p1y-s1y
crossProd1 := vp1x*segy - vp1y*segx
CheckEpsilon(t, crossProd1, epsilon, "p1 not on line ")
vp2x, vp2y := p2x-s1x, p2y-s1y
crossProd2 := vp2x*segy - vp2y*segx
CheckEpsilon(t, crossProd2, epsilon, "p2 not on line ")
// Check if point is between points s1 and s2 on line
// This means the sign of the dot prod of the segment vector
// and point to segment end point vectors are opposite for
// either end.
wp1x, wp1y := p1x-s2x, p1y-s2y
dp1v := vp1x*segx + vp1y*segy
dp1w := wp1x*segx + wp1y*segy
if (dp1v < 0 && dp1w < 0) || (dp1v > 0 && dp1w > 0) {
t.Error("point not contained in segment ", dp1v, dp1w)
t.FailNow()
}
wp2x, wp2y := p2x-s2x, p2y-s2y
dp2v := vp2x*segx + vp2y*segy
dp2w := wp2x*segx + wp2y*segy
if (dp2v < 0 && dp2w < 0) || (dp2v > 0 && dp2w > 0) {
t.Error("point not contained in segment ", dp2v, dp2w)
t.FailNow()
}
if s1x == s2x && s2y == s1y { //Only one solution
// Test that one end of the segment is withing the radius of the circle
// and one is not
if seg1Inside && seg2Inside {
t.Error("Only one solution but both line segment ends inside")
t.FailNow()
}
if !seg1Inside && !seg2Inside {
t.Error("Only one solution but both line segment ends outside")
t.FailNow()
}
}
} else { // No intersection, check if both points outside or inside
if (seg1Inside && !seg2Inside) || (!seg1Inside && seg2Inside) {
t.Error("No solution but only one point in radius of circle")
t.FailNow()
}
}
}
}
t.Log("Tested ", testCntr, " examples and found ", solutionCntr, " solutions.")
}
테스트 결과는 다음과 같습니다.
=== RUN TestSegmentCircleIntersection
--- PASS: TestSegmentCircleIntersection (0.00s)
geom_test.go:105: Tested 40000 examples and found 7343 solutions.
마지막으로, 방법은 t> 0 또는 t <1인지 여부 만 테스트하여 한 지점에서 시작하여 다른 지점을 통과하고 무한대로 확장되는 광선의 경우로 쉽게 확장 할 수 있습니다.
방금 필요했기 때문에이 솔루션을 생각해 냈습니다. 언어는 maxscript이지만 다른 언어로 쉽게 번역해야합니다. sideA, sideB 및 CircleRadius는 스칼라이고 나머지 변수는 [x, y, z]와 같은 점입니다. 비행기 XY에서 해결하기 위해 z = 0이라고 가정합니다.
fn projectPoint p1 p2 p3 = --project p1 perpendicular to the line p2-p3
(
local v= normalize (p3-p2)
local p= (p1-p2)
p2+((dot v p)*v)
)
fn findIntersectionLineCircle CircleCenter CircleRadius LineP1 LineP2=
(
pp=projectPoint CircleCenter LineP1 LineP2
sideA=distance pp CircleCenter
--use pythagoras to solve the third side
sideB=sqrt(CircleRadius^2-sideA^2) -- this will return NaN if they don't intersect
IntersectV=normalize (pp-CircleCenter)
perpV=[IntersectV.y,-IntersectV.x,IntersectV.z]
--project the point to both sides to find the solutions
solution1=pp+(sideB*perpV)
solution2=pp-(sideB*perpV)
return #(solution1,solution2)
)
참고 URL : https://stackoverflow.com/questions/1073336/circle-line-segment-collision-detection-algorithm
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