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
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/
其他回答
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];
}
}
在此post circle中,通过检查圆心与线段上的点(Ipoint)之间的距离来检查线碰撞,该点表示从圆心到线段的法线N(图2)之间的交点。
(https://i.stack.imgur.com/3o6do.png)
在图像1中显示一个圆和一条直线,向量A指向线的起点,向量B指向线的终点,向量C指向圆的中心。现在我们必须找到向量E(从线起点到圆中心)和向量D(从线起点到线终点)这个计算如图1所示。
(https://i.stack.imgur.com/7098a.png)
在图2中,我们可以看到向量E通过向量E与单位向量D的“点积”投影到向量D上,点积的结果是标量Xp,表示向量N与向量D的直线起点与交点(Ipoint)之间的距离。 下一个向量X是由单位向量D和标量Xp相乘得到的。
现在我们需要找到向量Z(向量到Ipoint),它很容易它简单的向量加法向量A(在直线上的起点)和向量x。接下来我们需要处理特殊情况,我们必须检查是Ipoint在线段上,如果不是我们必须找出它是它的左边还是右边,我们将使用向量最接近来确定哪个点最接近圆。
(https://i.stack.imgur.com/p9WIr.png)
当投影Xp为负时,Ipoint在线段的左边,距离最近的向量等于线起点的向量,当投影Xp大于向量D的模时,距离最近的向量在线段的右边,距离最近的向量等于线终点的向量在其他情况下,距离最近的向量等于向量Z。
现在,当我们有最近的向量,我们需要找到从圆中心到Ipoint的向量(dist向量),很简单,我们只需要从中心向量减去最近的向量。接下来,检查向量距离的大小是否小于圆半径,如果是,那么它们就会碰撞,如果不是,就没有碰撞。
(https://i.stack.imgur.com/QJ63q.png)
最后,我们可以返回一些值来解决碰撞,最简单的方法是返回碰撞的重叠(从矢量dist magnitude中减去半径)和碰撞的轴,它的向量d。如果需要,交点是向量Z。
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。
也许有另一种方法来解决这个问题,使用坐标系的旋转。
通常,如果一个线段是水平的或垂直的,这意味着平行于x轴或y轴,交点的求解很容易,因为我们已经知道交点的一个坐标,如果有的话。剩下的显然是用圆的方程找到另一个坐标。
受此启发,我们可以利用坐标系旋转,使一个轴的方向与线段的方向重合。
让我们以圆x^2+y^2=1和线段P1-P2为例,P1(-1.5,0.5)和P2(-0.5,-0.5)在x-y系统中。下面的方程提醒你旋转的原理,其中是逆时针方向的角度,x'-y'是旋转后的方程组:
x'=x*cos () + y*sin () y' = - x*sin () + y*cos ()
和反向
X = X ' * cos - y' * sin Y = x' * sin + Y ' * cos
考虑P1-P2方向(用-x表示为45°),我们可以取=45°。将第二个旋转方程转化为x-y系统中的圆方程:x^2+y^2=1,经过简单的运算,我们得到x'-y'系统中的“相同”方程:x'^2+y'^2=1。
利用第一个旋转方程=> P1(-根号(2)/2,根号(2)),P2(-根号(2)/ 2,0),线段端点变成x'-y'系统。
假设交点为p,在x'-y'中,Px = -根号2 /2。使用新的圆方程,我们得到Py = +根号(2)/2。将P转换成原始的x-y系统,最终得到P(-1,0)
为了实现这个数值,我们可以先看看线段的方向:水平,垂直或不垂直。如果它属于前两种情况,很简单。如果是最后一种情况,应用上述算法。
为了判断是否有交集,我们可以将解与端点坐标进行比较,看看它们之间是否有一个根。
我相信只要我们有了它的方程,这个方法也可以应用于其他曲线。唯一的缺点是,我们应该在x'-y'坐标系下解方程,这可能很难。