我有一条从a到B的直线和一个半径为R的圆。
用什么算法来检查直线是否与圆相交?它在圆边的哪个坐标上?
我有一条从a到B的直线和一个半径为R的圆。
用什么算法来检查直线是否与圆相交?它在圆边的哪个坐标上?
当前回答
圆真的是一个坏人:)所以一个好办法是避免真正的圆,如果可以的话。如果你正在为游戏做碰撞检查,你可以进行一些简化,只做3个点积,并进行一些比较。
我称之为“胖点”或“瘦圈”。它是平行于线段方向上半径为0的椭圆。而是垂直于线段方向的全半径
首先,我会考虑重命名和切换坐标系统,以避免过多的数据:
s0s1 = B-A;
s0qp = C-A;
rSqr = r*r;
其次,hvec2f中的索引h意味着vector必须支持水平操作,如dot()/det()。这意味着它的组件被放置在一个单独的xmm寄存器中,以避免shuffle /hadd'ing/hsub'ing。现在我们开始,最简单的2D游戏碰撞检测的最佳性能版本:
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;
}
我怀疑你能进一步优化它。我正在用它进行神经网络驱动的赛车碰撞检测,处理数百万个迭代步骤。
其他回答
虽然我认为使用线圆交点,然后检查交点是否在端点之间更好,可能更便宜,但我想添加这个更直观的解决方案。
我喜欢把这个问题想象成“香肠上的点问题”,在不改变算法的情况下,它可以在任何维度上工作。 这个解找不到交点。
以下是我想到的:
(我使用“小于”,但“小于或等于”也可以使用,这取决于我们测试的内容。)
确保Circle_Point小于到无限线的半径距离。(这里使用最喜欢的方法)。 计算从两个Segment_Points到Circle_Point的距离。 测试较大的Circle_Point-Segment_Point距离是否小于根号(Segment_Length^2+Radius^2)。 (这是从一个分段点到一个理论点的距离,也就是从另一个分段点到无限线(直角)的半径距离。见图片)。
3 t。如果为true: Circle_Point在sausage内部。 3 f。如果为false:如果较小的Circle_Point- segment_point距离小于Radius,则Circle_Point在sausage内部。
图片:最粗的线段是选定的线段,没有示例圆。有点粗糙,有些像素有点不对。
function boolean pointInSausage(sp1,sp2,r,c) {
if ( !(pointLineDist(c,sp1,sp2) < r) ) {
return false;
}
double a = dist(sp1,c);
double b = dist(sp2,c);
double l;
double s;
if (a>b) {
l = a;
s = b;
} else {
l = b;
s = a;
}
double segLength = dist(sp1,sp2);
if ( l < sqrt(segLength*segLength+r*r) ) {
return true;
}
return s < r;
}
如果发现任何问题,告诉我,我会编辑或撤回。
' 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
我写了一个小脚本,通过将圆的中心点投影到直线上来测试相交。
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/
如果需要检查与线段的碰撞,还需要考虑圆心到起点和终点的距离。
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/
奇怪的是,我可以回答,但不能评论…… 我喜欢Multitaskpro的方法,它可以移动所有东西,使圆的中心落在原点上。不幸的是,他的代码中有两个问题。首先在平方根下的部分,你需要去掉双倍的幂。所以不是:
is underRadical = Math.pow((Math.pow(r,2)*(Math.pow(m,2)+1)),2)-Math.pow(b,2));
but:
under Radical = Math.pow(r,2)*(Math.pow(m,2)+1)) - Math.pow(b,2);
在最后的坐标中,他忘记把解移回来。所以不是:
var i1 = {x:t1,y:m*t1+b}
but:
Var i1 = {x:t1+c。x, y: m * t1 + b +陈守惠};
整个函数就变成:
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];
}
}
这里你需要一些数学知识:
假设A = (Xa, Ya), B = (Xb, Yb), C = (Xc, Yc)。从A到B的直线上的任意一点都有坐标(*Xa + (1-)Xb, * ya + (1-)*Yb) = P
如果点P的距离是R到C,它一定在圆上。你想要的是解决
distance(P, C) = R
这是
(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
如果你将abc公式应用到这个方程来求解,并使用alpha的解来计算P的坐标,你会得到交点,如果存在的话。