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
Lua: 查找线段(不是整条线)与点之间的最小距离
function solveLinearEquation(A1,B1,C1,A2,B2,C2)
--it is the implitaion of a method of solving linear equations in x and y
local f1 = B1*C2 -B2*C1
local f2 = A2*C1-A1*C2
local f3 = A1*B2 -A2*B1
return {x= f1/f3, y= f2/f3}
end
function pointLiesOnLine(x,y,x1,y1,x2,y2)
local dx1 = x-x1
local dy1 = y-y1
local dx2 = x-x2
local dy2 = y-y2
local crossProduct = dy1*dx2 -dx1*dy2
if crossProduct ~= 0 then return false
else
if ((x1>=x) and (x>=x2)) or ((x2>=x) and (x>=x1)) then
if ((y1>=y) and (y>=y2)) or ((y2>=y) and (y>=y1)) then
return true
else return false end
else return false end
end
end
function dist(x1,y1,x2,y2)
local dx = x1-x2
local dy = y1-y2
return math.sqrt(dx*dx + dy* dy)
end
function findMinDistBetnPointAndLine(x1,y1,x2,y2,x3,y3)
-- finds the min distance between (x3,y3) and line (x1,y2)--(x2,y2)
local A2,B2,C2,A1,B1,C1
local dx = y2-y1
local dy = x2-x1
if dx == 0 then A2=1 B2=0 C2=-x3 A1=0 B1=1 C1=-y1
elseif dy == 0 then A2=0 B2=1 C2=-y3 A1=1 B1=0 C1=-x1
else
local m1 = dy/dx
local m2 = -1/m1
A2=m2 B2=-1 C2=y3-m2*x3 A1=m1 B1=-1 C1=y1-m1*x1
end
local intsecPoint= solveLinearEquation(A1,B1,C1,A2,B2,C2)
if pointLiesOnLine(intsecPoint.x, intsecPoint.y,x1,y1,x2,y2) then
return dist(intsecPoint.x, intsecPoint.y, x3,y3)
else
return math.min(dist(x3,y3,x1,y1),dist(x3,y3,x2,y2))
end
end
其他回答
上面的函数在垂直线上不起作用。这是一个工作正常的函数! 与点p1 p2相交。CheckPoint为p;
public float DistanceOfPointToLine2(PointF p1, PointF p2, PointF p)
{
// (y1-y2)x + (x2-x1)y + (x1y2-x2y1)
//d(P,L) = --------------------------------
// sqrt( (x2-x1)pow2 + (y2-y1)pow2 )
double ch = (p1.Y - p2.Y) * p.X + (p2.X - p1.X) * p.Y + (p1.X * p2.Y - p2.X * p1.Y);
double del = Math.Sqrt(Math.Pow(p2.X - p1.X, 2) + Math.Pow(p2.Y - p1.Y, 2));
double d = ch / del;
return (float)d;
}
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
我需要一个Godot (GDscript)的实现,所以我写了一个基于grumdrig接受的答案:
func minimum_distance(v: Vector2, w: Vector2, p: Vector2):
# Return minimum distance between line segment vw and point p
var l2: float = (v - w).length_squared() # i.e. |w-v|^2 - avoid a sqrt
if l2 == 0.0:
return p.distance_to(v) # v == w case
# Consider the line extending the segment, parameterized as v + t (w - v).
# We find projection of point p onto the line.
# It falls where t = [(p-v) . (w-v)] / |w-v|^2
# We clamp t from [0,1] to handle points outside the segment vw.
var t: float = max(0, min(1, (p - v).dot(w - v) / l2))
var projection: Vector2 = v + t * (w - v) # Projection falls on the segment
return p.distance_to(projection)
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|
基于Joshua Javascript的AutoHotkeys版本:
plDist(x, y, x1, y1, x2, y2) {
A:= x - x1
B:= y - y1
C:= x2 - x1
D:= y2 - y1
dot:= A*C + B*D
sqLen:= C*C + D*D
param:= dot / sqLen
if (param < 0 || ((x1 = x2) && (y1 = y2))) {
xx:= x1
yy:= y1
} else if (param > 1) {
xx:= x2
yy:= y2
} else {
xx:= x1 + param*C
yy:= y1 + param*D
}
dx:= x - xx
dy:= y - yy
return sqrt(dx*dx + dy*dy)
}