如何确定一个点是否在二维三角形中?

有没有一种简单的方法来确定一个点是否在三角形内?是2D的，不是3D的。

当前回答

一个简单的方法是:

找出连接分别指向三角形的三个点顶点和夹角之和这些向量。如果它们的和角度是2*那么点是在三角形里面。

两个解释替代方案的好网站是:

黑卒和沃尔夫勒姆

2010-01-12 14:31:40

其他回答

python中的其他函数，比Developer的方法更快(至少对我来说)，并受到Cédric Dufour解决方案的启发:

def ptInTriang(p_test, p0, p1, p2):       
     dX = p_test[0] - p0[0]
     dY = p_test[1] - p0[1]
     dX20 = p2[0] - p0[0]
     dY20 = p2[1] - p0[1]
     dX10 = p1[0] - p0[0]
     dY10 = p1[1] - p0[1]

     s_p = (dY20*dX) - (dX20*dY)
     t_p = (dX10*dY) - (dY10*dX)
     D = (dX10*dY20) - (dY10*dX20)

     if D > 0:
         return (  (s_p >= 0) and (t_p >= 0) and (s_p + t_p) <= D  )
     else:
         return (  (s_p <= 0) and (t_p <= 0) and (s_p + t_p) >= D  )

你可以用:

X_size = 64
Y_size = 64
ax_x = np.arange(X_size).astype(np.float32)
ax_y = np.arange(Y_size).astype(np.float32)
coords=np.meshgrid(ax_x,ax_y)
points_unif = (coords[0].reshape(X_size*Y_size,),coords[1].reshape(X_size*Y_size,))
p_test = np.array([0 , 0])
p0 = np.array([22 , 8]) 
p1 = np.array([12 , 55]) 
p2 = np.array([7 , 19]) 
fig = plt.figure(dpi=300)
for i in range(0,X_size*Y_size):
    p_test[0] = points_unif[0][i]
    p_test[1] = points_unif[1][i]
    if ptInTriang(p_test, p0, p1, p2):
        plt.plot(p_test[0], p_test[1], '.g')
    else:
        plt.plot(p_test[0], p_test[1], '.r')

绘制网格需要花费很多时间，但是该网格在0.0195319652557秒内测试，而开发人员代码为0.0844349861145秒。

最后是代码注释:

# Using barycentric coordintes, any point inside can be described as:
# X = p0.x * r + p1.x * s + p2.x * t
# Y = p0.y * r + p1.y * s + p2.y * t
# with:
# r + s + t = 1  and 0 < r,s,t < 1
# then: r = 1 - s - t
# and then:
# X = p0.x * (1 - s - t) + p1.x * s + p2.x * t
# Y = p0.y * (1 - s - t) + p1.y * s + p2.y * t
#
# X = p0.x + (p1.x-p0.x) * s + (p2.x-p0.x) * t
# Y = p0.y + (p1.y-p0.y) * s + (p2.y-p0.y) * t
#
# X - p0.x = (p1.x-p0.x) * s + (p2.x-p0.x) * t
# Y - p0.y = (p1.y-p0.y) * s + (p2.y-p0.y) * t
#
# we have to solve:
#
# [ X - p0.x ] = [(p1.x-p0.x)   (p2.x-p0.x)] * [ s ]
# [ Y - p0.Y ]   [(p1.y-p0.y)   (p2.y-p0.y)]   [ t ]
#
# ---> b = A*x ; ---> x = A^-1 * b
# 
# [ s ] =   A^-1  * [ X - p0.x ]
# [ t ]             [ Y - p0.Y ]
#
# A^-1 = 1/D * adj(A)
#
# The adjugate of A:
#
# adj(A)   =   [(p2.y-p0.y)   -(p2.x-p0.x)]
#              [-(p1.y-p0.y)   (p1.x-p0.x)]
#
# The determinant of A:
#
# D = (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y) - (p1.y-p0.y)*(p2.x-p0.x)
#
# Then:
#
# s_p = { (p2.y-p0.y)*(X - p0.x) - (p2.x-p0.x)*(Y - p0.Y) }
# t_p = { (p1.x-p0.x)*(Y - p0.Y) - (p1.y-p0.y)*(X - p0.x) }
#
# s = s_p / D
# t = t_p / D
#
# Recovering r:
#
# r = 1 - (s_p + t_p)/D
#
# Since we only want to know if it is insidem not the barycentric coordinate:
#
# 0 < 1 - (s_p + t_p)/D < 1
# 0 < (s_p + t_p)/D < 1
# 0 < (s_p + t_p) < D
#
# The condition is:
# if D > 0:
#     s_p > 0 and t_p > 0 and (s_p + t_p) < D
# else:
#     s_p < 0 and t_p < 0 and (s_p + t_p) > D
#
# s_p = { dY20*dX - dX20*dY }
# t_p = { dX10*dY - dY10*dX }
# D = dX10*dY20 - dY10*dX20

2017-09-25 16:13:20

我在最后一次尝试谷歌和找到这个页面之前写了这段代码，所以我想我应该分享它。它基本上是Kisielewicz答案的优化版本。我也研究了重心法，但从维基百科的文章来看，我很难看出它是如何更有效的(我猜有一些更深层次的等价性)。不管怎样，这个算法的优点是不用除法;一个潜在的问题是边缘检测的行为取决于方向。

bool intpoint_inside_trigon(intPoint s, intPoint a, intPoint b, intPoint c)
{
    int as_x = s.x - a.x;
    int as_y = s.y - a.y;

    bool s_ab = (b.x - a.x) * as_y - (b.y - a.y) * as_x > 0;

    if ((c.x - a.x) * as_y - (c.y - a.y) * as_x > 0 == s_ab) 
        return false;
    if ((c.x - b.x) * (s.y - b.y) - (c.y - b.y)*(s.x - b.x) > 0 != s_ab) 
        return false;
    return true;
}

换句话说，思想是这样的:点s是在直线AB和直线AC的左边还是右边?如果是真的，它就不可能在里面。如果为假，则至少在“锥”内满足条件。现在，因为我们知道三角形(三角形)内的一个点必须与BC(以及CA)在AB的同一侧，我们检查它们是否不同。如果有，s就不可能在里面，否则s一定在里面。

计算中的一些关键字是线半平面和行列式(2x2叉乘)。也许一个更有教学意义的方法是将它看作是一个在AB、BC和CA的同一侧(左或右)的点。然而，上面的方法似乎更适合进行一些优化。

2012-03-18 01:22:31

因为没有JS的答案，顺时针和逆时针解决方案:

function triangleContains(ax, ay, bx, by, cx, cy, x, y) {

    let det = (bx - ax) * (cy - ay) - (by - ay) * (cx - ax)

    return  det * ((bx - ax) * (y - ay) - (by - ay) * (x - ax)) >= 0 &&
            det * ((cx - bx) * (y - by) - (cy - by) * (x - bx)) >= 0 &&
            det * ((ax - cx) * (y - cy) - (ay - cy) * (x - cx)) >= 0    

}

编辑:修正了两个拼写错误(关于符号和比较)。

https://jsfiddle.net/jniac/rctb3gfL/

我在这里使用与上面描述的相同的方法:如果一个点分别位于AB, BC, CA的“同”边，则它在ABC内。

2017-12-08 23:11:28

由andreasdr和Perro Azul发布的重心方法的c#版本。我添加了一个检查，当s和t有相反的符号(而且都不为零)时，放弃面积计算，因为潜在地避免三分之一的乘法成本似乎是合理的。

public static bool PointInTriangle(Point p, Point p0, Point p1, Point p2)
{
    var s = (p0.X - p2.X) * (p.Y - p2.Y) - (p0.Y - p2.Y) * (p.X - p2.X);
    var t = (p1.X - p0.X) * (p.Y - p0.Y) - (p1.Y - p0.Y) * (p.X - p0.X);

    if ((s < 0) != (t < 0) && s != 0 && t != 0)
        return false;

    var d = (p2.X - p1.X) * (p.Y - p1.Y) - (p2.Y - p1.Y) * (p.X - p1.X);
    return d == 0 || (d < 0) == (s + t <= 0);
}

2021年更新:这个版本正确处理任意一个缠绕方向(顺时针和逆时针)指定的三角形。请注意，对于恰好位于三角形边缘上的点，本页上的一些其他答案会给出不一致的结果，这取决于三角形三个点的排列顺序。这些点被认为是“在”三角形中，这段代码正确地返回true，而不管缠绕方向如何。

2013-12-31 17:34:51

求解如下方程组:

p = p0 + (p1 - p0) * s + (p2 - p0) * t

当0 <= s <= 1和0 <= t <= 1以及s + t <= 1时，点p在三角形内。

S,t和1 - S - t称为点p的重心坐标。

2010-01-12 14:41:40

如何确定一个点是否在二维三角形中?

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