我需要一个基本函数来求点到线段的最短距离。你可以随意用任何你想要的语言来编写解决方案;我可以把它翻译成什么我正在使用(Javascript)。
编辑:线段由两个端点定义。线段AB由两点A (x1,y1)和B (x2,y2)定义。我要求的是这条线段到点C (x3,y3)的距离。我的几何技能生疏了,所以我看到的例子让我很困惑,我很遗憾地承认。
我需要一个基本函数来求点到线段的最短距离。你可以随意用任何你想要的语言来编写解决方案;我可以把它翻译成什么我正在使用(Javascript)。
编辑:线段由两个端点定义。线段AB由两点A (x1,y1)和B (x2,y2)定义。我要求的是这条线段到点C (x3,y3)的距离。我的几何技能生疏了,所以我看到的例子让我很困惑,我很遗憾地承认。
当前回答
在javascript中使用几何:
var a = { x:20, y:20};//start segment
var b = { x:40, y:30};//end segment
var c = { x:37, y:14};//point
// magnitude from a to c
var ac = Math.sqrt( Math.pow( ( a.x - c.x ), 2 ) + Math.pow( ( a.y - c.y ), 2) );
// magnitude from b to c
var bc = Math.sqrt( Math.pow( ( b.x - c.x ), 2 ) + Math.pow( ( b.y - c.y ), 2 ) );
// magnitude from a to b (base)
var ab = Math.sqrt( Math.pow( ( a.x - b.x ), 2 ) + Math.pow( ( a.y - b.y ), 2 ) );
// perimeter of triangle
var p = ac + bc + ab;
// area of the triangle
var area = Math.sqrt( p/2 * ( p/2 - ac) * ( p/2 - bc ) * ( p/2 - ab ) );
// height of the triangle = distance
var h = ( area * 2 ) / ab;
console.log ("height: " + h);
其他回答
Lua解决方案
-- distance from point (px, py) to line segment (x1, y1, x2, y2)
function distPointToLine(px,py,x1,y1,x2,y2) -- point, start and end of the segment
local dx,dy = x2-x1,y2-y1
local length = math.sqrt(dx*dx+dy*dy)
dx,dy = dx/length,dy/length -- normalization
local p = dx*(px-x1)+dy*(py-y1)
if p < 0 then
dx,dy = px-x1,py-y1
return math.sqrt(dx*dx+dy*dy), x1, y1 -- distance, nearest point
elseif p > length then
dx,dy = px-x2,py-y2
return math.sqrt(dx*dx+dy*dy), x2, y2 -- distance, nearest point
end
return math.abs(dy*(px-x1)-dx*(py-y1)), x1+dx*p, y1+dy*p -- distance, nearest point
end
对于折线(有两条以上线段的线):
-- if the (poly-)line has several segments, just iterate through all of them:
function nearest_sector_in_line (x, y, line)
local x1, y1, x2, y2, min_dist
local ax,ay = line[1], line[2]
for j = 3, #line-1, 2 do
local bx,by = line[j], line[j+1]
local dist = distPointToLine(x,y,ax,ay,bx,by)
if not min_dist or dist < min_dist then
min_dist = dist
x1, y1, x2, y2 = ax,ay,bx,by
end
ax, ay = bx, by
end
return x1, y1, x2, y2
end
例子:
-- call it:
local x1, y1, x2, y2 = nearest_sector_in_line (7, 4, {0,0, 10,0, 10,10, 0,10})
GLSL版:
// line (a -> b ) point p[enter image description here][1]
float distanceToLine(vec2 a, vec2 b, vec2 p) {
float aside = dot((p - a),(b - a));
if(aside< 0.0) return length(p-a);
float bside = dot((p - b),(a - b));
if(bside< 0.0) return length(p-b);
vec2 pointOnLine = (bside*a + aside*b)/pow(length(a-b),2.0);
return length(p - pointOnLine);
}
我制作了一个交互式Desmos图来演示如何实现这一点:
https://www.desmos.com/calculator/kswrm8ddum
红点是A点,绿点是B点,C点是蓝色点。 您可以拖动图形中的点来查看值的变化。 左边的值“s”是线段的参数(即s = 0表示点A, s = 1表示点B)。 值“d”是第三点到经过A和B的直线的距离。
编辑:
有趣的小见解:坐标(s, d)是坐标系中第三点C的坐标,AB是单位x轴,单位y轴垂直于AB。
一个2D和3D的解决方案
考虑基底的变化,使得线段变成(0,0,0)-(d, 0,0)和点(u, v, 0)。在这个平面上,最短的距离由
u ≤ 0 -> d(A, C)
0 ≤ u ≤ d -> |v|
d ≤ u -> d(B, C)
(到其中一个端点或到支撑线的距离,取决于到该线的投影。等距轨迹由两个半圆和两条线段组成。)
式中,d为AB线段的长度,u、v分别为AB/d (AB方向的单位矢量)与AC的标量积和外积的模量。
AB.AC ≤ 0 -> |AC|
0 ≤ AB.AC ≤ AB² -> |ABxAC|/|AB|
AB² ≤ AB.AC -> |BC|
用Matlab直接实现Grumdrig
function ans=distP2S(px,py,vx,vy,wx,wy)
% [px py vx vy wx wy]
t=( (px-vx)*(wx-vx)+(py-vy)*(wy-vy) )/idist(vx,wx,vy,wy)^2;
[idist(px,vx,py,vy) idist(px,vx+t*(wx-vx),py,vy+t*(wy-vy)) idist(px,wx,py,wy) ];
ans(1+(t>0)+(t>1)); % <0 0<=t<=1 t>1
end
function d=idist(a,b,c,d)
d=abs(a-b+1i*(c-d));
end