我如何确定两条直线是否相交,如果相交,在x,y点处?
当前回答
我尝试了很多方法,然后我决定自己写。就是这样:
bool IsBetween (float x, float b1, float b2)
{
return ( ((x >= (b1 - 0.1f)) &&
(x <= (b2 + 0.1f))) ||
((x >= (b2 - 0.1f)) &&
(x <= (b1 + 0.1f))));
}
bool IsSegmentsColliding( POINTFLOAT lineA,
POINTFLOAT lineB,
POINTFLOAT line2A,
POINTFLOAT line2B)
{
float deltaX1 = lineB.x - lineA.x;
float deltaX2 = line2B.x - line2A.x;
float deltaY1 = lineB.y - lineA.y;
float deltaY2 = line2B.y - line2A.y;
if (abs(deltaX1) < 0.01f &&
abs(deltaX2) < 0.01f) // Both are vertical lines
return false;
if (abs((deltaY1 / deltaX1) -
(deltaY2 / deltaX2)) < 0.001f) // Two parallel line
return false;
float xCol = ( ( (deltaX1 * deltaX2) *
(line2A.y - lineA.y)) -
(line2A.x * deltaY2 * deltaX1) +
(lineA.x * deltaY1 * deltaX2)) /
((deltaY1 * deltaX2) - (deltaY2 * deltaX1));
float yCol = 0;
if (deltaX1 < 0.01f) // L1 is a vertical line
yCol = ((xCol * deltaY2) +
(line2A.y * deltaX2) -
(line2A.x * deltaY2)) / deltaX2;
else // L1 is acceptable
yCol = ((xCol * deltaY1) +
(lineA.y * deltaX1) -
(lineA.x * deltaY1)) / deltaX1;
bool isCol = IsBetween(xCol, lineA.x, lineB.x) &&
IsBetween(yCol, lineA.y, lineB.y) &&
IsBetween(xCol, line2A.x, line2B.x) &&
IsBetween(yCol, line2A.y, line2B.y);
return isCol;
}
根据这两个公式:(由直线方程和其他公式简化而来)
其他回答
我认为这个问题有一个更简单的解决方案。今天我想到了另一个想法,看起来效果不错(至少在2D中)。你所要做的就是计算两条直线的交点,然后检查计算的交点是否在两条线段的边界框内。如果是,两条线段相交。就是这样。
编辑:
这就是我如何计算交集(我不知道我在哪里找到了这个代码片段)
Point3D
来自
System.Windows.Media.Media3D
public static Point3D? Intersection(Point3D start1, Point3D end1, Point3D start2, Point3D end2) {
double a1 = end1.Y - start1.Y;
double b1 = start1.X - end1.X;
double c1 = a1 * start1.X + b1 * start1.Y;
double a2 = end2.Y - start2.Y;
double b2 = start2.X - end2.X;
double c2 = a2 * start2.X + b2 * start2.Y;
double det = a1 * b2 - a2 * b1;
if (det == 0) { // lines are parallel
return null;
}
double x = (b2 * c1 - b1 * c2) / det;
double y = (a1 * c2 - a2 * c1) / det;
return new Point3D(x, y, 0.0);
}
这是我的BoundingBox类(为了回答的目的而简化):
public class BoundingBox {
private Point3D min = new Point3D();
private Point3D max = new Point3D();
public BoundingBox(Point3D point) {
min = point;
max = point;
}
public Point3D Min {
get { return min; }
set { min = value; }
}
public Point3D Max {
get { return max; }
set { max = value; }
}
public bool Contains(BoundingBox box) {
bool contains =
min.X <= box.min.X && max.X >= box.max.X &&
min.Y <= box.min.Y && max.Y >= box.max.Y &&
min.Z <= box.min.Z && max.Z >= box.max.Z;
return contains;
}
public bool Contains(Point3D point) {
return Contains(new BoundingBox(point));
}
}
如果矩形的每条边都是一条线段,并且用户绘制的部分也是一条线段,那么您只需检查用户绘制的线段是否与四条边线段相交。这应该是一个相当简单的练习,给定每个段的起点和终点。
问题可以简化成这样一个问题:从A到B和从C到D的两条直线相交吗?然后你可以问它四次(在直线和矩形的四条边之间)。
这是做这个的矢量数学。假设A到B的直线就是问题中的直线C到D的直线是其中一条矩形直线。我的表示法是Ax是A的x坐标Cy是c的y坐标“*”表示点积,例如A*B = Ax*Bx + Ay*By。
E = B-A = ( Bx-Ax, By-Ay )
F = D-C = ( Dx-Cx, Dy-Cy )
P = ( -Ey, Ex )
h = ( (A-C) * P ) / ( F * P )
h是键。如果h在0和1之间,两条线相交,否则不相交。如果F*P为零,当然不能进行计算,但在这种情况下,直线是平行的,因此只有在明显的情况下才相交。
交点是C + F*h。
更多的乐趣:
如果h恰好等于0或1,两条直线的端点相交。你可以认为这是一个“交集”,也可以认为不是。
具体来说,h是直线长度乘以多少才能恰好与另一条直线相交。
因此,如果h<0,这意味着矩形线在给定直线的“后面”(“方向”是“从A到B”),如果h>1,矩形线在给定直线的“前面”。
推导:
A和C是指向直线起点的向量;E和F是由A和C端点组成的直线。
对于平面上任意两条不平行线,必须恰好有一对标量g和h,使得这个方程成立:
A + E*g = C + F*h
为什么?因为两条不平行线必须相交,这意味着你可以将这两条线按一定比例缩放并相互接触。
(起初,这看起来像一个有两个未知数的方程!但当你考虑到这是一个二维矢量方程时,它就不是,这意味着这是一对x和y的方程)
我们必须消去其中一个变量。一个简单的方法是使E项为零。要做到这一点,用一个向量对方程两边做点积这个向量与E点乘到0,我把上面的向量称为P,我做了E的明显变换。
你现在有:
A*P = C*P + F*P*h
(A-C)*P = (F*P)*h
( (A-C)*P ) / (F*P) = h
我从《多视图几何》这本书里读到了这些算法
以下文本使用
'作为转置符号
*作为点积
当用作算子时,X作为叉乘
1. 线的定义
点x_vec = (x, y)'在直线ax + by + c = 0上
标记L = (a, b, c)',点为(x, y, 1)'为齐次坐标
直线方程可以写成
(x, y, 1)(a, b, c)' = 0或x' * L = 0
2. 直线交点
我们有两条直线L1=(a1, b1, c1)', L2=(a2, b2, c2)'
假设x是一个点,一个向量,x = L1 x L2 (L1叉乘L2)。
注意,x始终是一个二维点,如果你对(L1xL2)是一个三元素向量,x是一个二维坐标感到困惑,请阅读齐次坐标。
根据三重积,我们知道
L1 * (L1 x L2) = 0, L2 * (L1 x L2) = 0,因为L1,L2共平面
我们用向量x代替L1*x,那么L1*x=0, L2*x=0,这意味着x在L1和L2上,x是交点。
注意,这里x是齐次坐标,如果x的最后一个元素是零,这意味着L1和L2是平行的。
这个解决方案可能会有所帮助
public static float GetLineYIntesept(PointF p, float slope)
{
return p.Y - slope * p.X;
}
public static PointF FindIntersection(PointF line1Start, PointF line1End, PointF line2Start, PointF line2End)
{
float slope1 = (line1End.Y - line1Start.Y) / (line1End.X - line1Start.X);
float slope2 = (line2End.Y - line2Start.Y) / (line2End.X - line2Start.X);
float yinter1 = GetLineYIntesept(line1Start, slope1);
float yinter2 = GetLineYIntesept(line2Start, slope2);
if (slope1 == slope2 && yinter1 != yinter2)
return PointF.Empty;
float x = (yinter2 - yinter1) / (slope1 - slope2);
float y = slope1 * x + yinter1;
return new PointF(x, y);
}