我发现这个解决方案似乎比其他一些解决方案更容易遵循。

采取:

p1 and p2 as the points for the line, and
c as the center point for the circle and r for the radius

我可以用斜截式来解直线方程。但是，我不想处理以c为点的复杂方程，所以我只是平移了坐标系使圆在(0,0)处

p3 = p1 - c
p4 = p2 - c

顺便说一下，当我相互减分的时候，我是在减去x再减去y，然后把它们放到一个新的点里，以防有人不知道。

不管怎样，我现在解出p3和p4的直线方程

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)

好的。现在我需要让这两个方程相等。首先我需要解圆的x方程

x^2 + y^2 = r^2
y^2 = r^2 - x^2
y = sqrt(r^2 - x^2)

然后我让它们相等:

mx + b = sqrt(r^2 - x^2)

求二次方程(0 = ax^2 + bx + c)

(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

现在我有了a b c。

a = m^2 + 1
b = 2mb
c = b^2 - r^2

我把这个代入二次公式

(-b ± sqrt(b^2 - 4ac)) / 2a

用值代入，然后尽可能简化:

(-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

这几乎是化简的极限了。最后，分离出带有±的方程:

(-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 

然后简单地将这两个方程的结果代入mx + b中的x。为了清晰起见，我写了一些JavaScript代码来演示如何使用这个:

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];
    }
}

我希望这能有所帮助!

附注:如果任何人发现任何错误或有任何建议，请评论。我是新手，欢迎大家的帮助/建议。

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。

如果你找到了圆心(因为它是3D的，我想你是指球体而不是圆)和直线之间的距离，然后检查这个距离是否小于可以做到这一点的半径。

碰撞点显然是直线和球面之间最近的点(当你计算球面和直线之间的距离时，会计算出这个点)

点与线之间的距离: http://mathworld.wolfram.com/Point-LineDistance3-Dimensional.html

这个Java函数返回一个DVec2对象。它用DVec2表示圆心，用DVec2表示半径，用Line表示直线。

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;
}

好吧，我不会给你代码，但既然你已经标记了这个算法，我认为这对你来说无关紧要。 首先，你要得到一个垂直于这条直线的向量。

y = ax + c是一个未知变量c是未知变量 为了解决这个问题，计算直线经过圆心时的值。

也就是说, 将圆心的位置代入直线方程，解出c。 然后计算原直线与其法线的交点。

这样就能得到直线上离圆最近的点。 计算该点到圆中心之间的距离(使用矢量的大小)。 如果这个小于圆的半径，看，我们有一个交点!

采取

E是射线的起点， L是射线的端点， C是你测试的圆心 R是球面的半径

计算: d = L - E(射线方向矢量，从头到尾) f = E - C(从中心球到射线起点的向量)

然后通过…找到交点。 堵塞: P = E + t * d 这是一个参数方程 Px = Ex + tdx Py = Ey + tdy 成 (x - h)2 + (y - k)2 = r2 (h,k) =圆心。

注意:我们在这里将问题简化为2D，我们得到的解决方案也适用于3D

得到:

Expand x2 - 2xh + h2 + y2 - 2yk + k2 - r2 = 0 Plug x = ex + tdx y = ey + tdy ( ex + tdx )2 - 2( ex + tdx )h + h2 + ( ey + tdy )2 - 2( ey + tdy )k + k2 - r2 = 0 Explode ex2 + 2extdx + t2dx2 - 2exh - 2tdxh + h2 + ey2 + 2eytdy + t2dy2 - 2eyk - 2tdyk + k2 - r2 = 0 Group t2( dx2 + dy2 ) + 2t( exdx + eydy - dxh - dyk ) + ex2 + ey2 - 2exh - 2eyk + h2 + k2 - r2 = 0 Finally, t2( d · d ) + 2t( e · d - d · c ) + e · e - 2( e · c ) + c · c - r2 = 0 Where d is the vector d and · is the dot product. And then, t2( d · d ) + 2t( d · ( e - c ) ) + ( e - c ) · ( e - c ) - r2 = 0 Letting f = e - c t2( d · d ) + 2t( d · f ) + f · f - r2 = 0

所以我们得到: T2 *(d·d) + 2t*(f·d) + (f·f - r2) = 0

求解二次方程:

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 ;
}