在Ray casting算法中处理以下特殊情况:

射线与多边形的一条边重叠。 点在多边形的内部，光线穿过多边形的顶点。 该点在多边形的外部，光线只接触到多边形的一个角。

检查确定一个点是否在一个复杂多边形内。本文提供了一种简单的解决方法，因此对于上述情况不需要特殊处理。

Scala版本的解决方案由nirg(假设边界矩形预检查是单独完成的):

def inside(p: Point, polygon: Array[Point], bounds: Bounds): Boolean = {

  val length = polygon.length

  @tailrec
  def oddIntersections(i: Int, j: Int, tracker: Boolean): Boolean = {
    if (i == length)
      tracker
    else {
      val intersects = (polygon(i).y > p.y) != (polygon(j).y > p.y) && p.x < (polygon(j).x - polygon(i).x) * (p.y - polygon(i).y) / (polygon(j).y - polygon(i).y) + polygon(i).x
      oddIntersections(i + 1, i, if (intersects) !tracker else tracker)
    }
  }

  oddIntersections(0, length - 1, tracker = false)
}

Java版本:

public class Geocode {
    private float latitude;
    private float longitude;

    public Geocode() {
    }

    public Geocode(float latitude, float longitude) {
        this.latitude = latitude;
        this.longitude = longitude;
    }

    public float getLatitude() {
        return latitude;
    }

    public void setLatitude(float latitude) {
        this.latitude = latitude;
    }

    public float getLongitude() {
        return longitude;
    }

    public void setLongitude(float longitude) {
        this.longitude = longitude;
    }
}

public class GeoPolygon {
    private ArrayList<Geocode> points;

    public GeoPolygon() {
        this.points = new ArrayList<Geocode>();
    }

    public GeoPolygon(ArrayList<Geocode> points) {
        this.points = points;
    }

    public GeoPolygon add(Geocode geo) {
        points.add(geo);
        return this;
    }

    public boolean inside(Geocode geo) {
        int i, j;
        boolean c = false;
        for (i = 0, j = points.size() - 1; i < points.size(); j = i++) {
            if (((points.get(i).getLongitude() > geo.getLongitude()) != (points.get(j).getLongitude() > geo.getLongitude())) &&
                    (geo.getLatitude() < (points.get(j).getLatitude() - points.get(i).getLatitude()) * (geo.getLongitude() - points.get(i).getLongitude()) / (points.get(j).getLongitude() - points.get(i).getLongitude()) + points.get(i).getLatitude()))
                c = !c;
        }
        return c;
    }

}

我认为这是迄今为止所有答案中最简洁的一个。

例如，假设我们有一个多边形，它带有多边形凹，看起来像这样:

大多边形顶点的二维坐标为

[[139, 483], [227, 792], [482, 849], [523, 670], [352, 330]]

方框顶点的坐标为

[[248, 518], [336, 510], [341, 614], [250, 620]]

空心三角形顶点的坐标为

[[416, 531], [505, 517], [495, 616]]

假设我们想要测试两个点[296,557]和[422,730]，如果它们在红色区域内(不包括边缘)。如果我们定位这两个点，它将是这样的:

显然，[296,557]不在读取区域内，而[422,730]在。

我的解决方案是基于圈数算法。下面是我只使用numpy的4行python代码:

def detect(points, *polygons):
    import numpy as np
    endpoint1 = np.r_[tuple(np.roll(p, 1, 0) for p in polygons)][:, None] - points
    endpoint2 = np.r_[polygons][:, None] - points
    p1, p2 = np.cross(endpoint1, endpoint2), np.einsum('...i,...i', endpoint1, endpoint2)
    return ~((p1.sum(0) < 0) ^ (abs(np.arctan2(p1, p2).sum(0)) > np.pi) | ((p1 == 0) & (p2 <= 0)).any(0))

要测试实现:

points = [[296, 557], [422, 730]]
polygon1 = [[139, 483], [227, 792], [482, 849], [523, 670], [352, 330]]
polygon2 = [[248, 518], [336, 510], [341, 614], [250, 620]]
polygon3 = [[416, 531], [505, 517], [495, 616]]

print(detect(points, polygon1, polygon2, polygon3))

输出:

[False  True]

这大概是一个稍微不那么优化的C代码版本，它来自于这个页面。

我的c++版本使用std::vector<std::pair<double, double>>和两个double作为x和y。逻辑应该与原始C代码完全相同，但我发现我的更容易阅读。我不能为表演说话。

bool point_in_poly(std::vector<std::pair<double, double>>& verts, double point_x, double point_y)
{
    bool in_poly = false;
    auto num_verts = verts.size();
    for (int i = 0, j = num_verts - 1; i < num_verts; j = i++) {
        double x1 = verts[i].first;
        double y1 = verts[i].second;
        double x2 = verts[j].first;
        double y2 = verts[j].second;

        if (((y1 > point_y) != (y2 > point_y)) &&
            (point_x < (x2 - x1) * (point_y - y1) / (y2 - y1) + x1))
            in_poly = !in_poly;
    }
    return in_poly;
}

原始的C代码是

int pnpoly(int nvert, float *vertx, float *verty, float testx, float testy)
{
  int i, j, c = 0;
  for (i = 0, j = nvert-1; i < nvert; j = i++) {
    if ( ((verty[i]>testy) != (verty[j]>testy)) &&
     (testx < (vertx[j]-vertx[i]) * (testy-verty[i]) / (verty[j]-verty[i]) + vertx[i]) )
       c = !c;
  }
  return c;
}

当使用qt (qt 4.3+)时，可以使用QPolygon的函数containsPoint