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
下面是HSQLDB的SQL实现:
CREATE FUNCTION dist_to_segment(px double, py double, vx double, vy double, wx double, wy double)
RETURNS double
BEGIN atomic
declare l2 double;
declare t double;
declare nx double;
declare ny double;
set l2 =(vx - wx)*(vx - wx) + (vy - wy)*(vy - wy);
IF l2 = 0 THEN
RETURN sqrt((vx - px)*(vx - px) + (vy - py)*(vy - py));
ELSE
set t = ((px - vx) * (wx - vx) + (py - vy) * (wy - vy)) / l2;
set t = GREATEST(0, LEAST(1, t));
set nx=vx + t * (wx - vx);
set ny=vy + t * (wy - vy);
RETURN sqrt((nx - px)*(nx - px) + (ny - py)*(ny - py));
END IF;
END;
Postgres的实现:
CREATE FUNCTION dist_to_segment(px numeric, py numeric, vx numeric, vy numeric, wx numeric, wy numeric)
RETURNS numeric
AS $$
declare l2 numeric;
declare t numeric;
declare nx numeric;
declare ny numeric;
BEGIN
l2 := (vx - wx)*(vx - wx) + (vy - wy)*(vy - wy);
IF l2 = 0 THEN
RETURN sqrt((vx - px)*(vx - px) + (vy - py)*(vy - py));
ELSE
t := ((px - vx) * (wx - vx) + (py - vy) * (wy - vy)) / l2;
t := GREATEST(0, LEAST(1, t));
nx := vx + t * (wx - vx);
ny := vy + t * (wy - vy);
RETURN sqrt((nx - px)*(nx - px) + (ny - py)*(ny - py));
END IF;
END;
$$ LANGUAGE plpgsql;
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;
}
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);
}
请参见以下网站中的Matlab几何工具箱: http://people.sc.fsu.edu/~jburkardt/m_src/geometry/geometry.html
按Ctrl +f,输入“segment”,查找线段相关函数。函数“segment_point_dist_2d.”和segment_point_dist_3d。M "是你需要的。
几何代码有C版本、c++版本、FORTRAN77版本、FORTRAN90版本和MATLAB版本。
快速实现http://paulbourke.net/geometry/pointlineplane/source.c
static func magnitude(p1: CGPoint, p2: CGPoint) -> CGFloat {
let vector = CGPoint(x: p2.x - p1.x, y: p2.y - p1.y)
return sqrt(pow(vector.x, 2) + pow(vector.y, 2))
}
/// http://paulbourke.net/geometry/pointlineplane/
/// http://paulbourke.net/geometry/pointlineplane/source.c
static func pointDistanceToLine(point: CGPoint, lineStart: CGPoint, lineEnd: CGPoint) -> CGFloat? {
let lineMag = magnitude(p1: lineEnd, p2: lineStart)
let u = (((point.x - lineStart.x) * (lineEnd.x - lineStart.x)) +
((point.y - lineStart.y) * (lineEnd.y - lineStart.y))) /
(lineMag * lineMag)
if u < 0 || u > 1 {
// closest point does not fall within the line segment
return nil
}
let intersectionX = lineStart.x + u * (lineEnd.x - lineStart.x)
let intersectionY = lineStart.y + u * (lineEnd.y - lineStart.y)
return magnitude(p1: point, p2: CGPoint(x: intersectionX, y: intersectionY))
}
伊莱,你选定的代码是错误的。在线段所在直线附近但远离线段一端的点将被错误地判断为接近线段。更新:上面提到的错误答案已不再被接受。
下面是一些正确的c++代码。它假设一个2d向量类vec2 {float x,y;},本质上,带有加法、subract、缩放等运算符,以及一个距离和点积函数(即x1 x2 + y1 y2)。
float minimum_distance(vec2 v, vec2 w, vec2 p) {
// Return minimum distance between line segment vw and point p
const float l2 = length_squared(v, w); // i.e. |w-v|^2 - avoid a sqrt
if (l2 == 0.0) return distance(p, 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.
const float t = max(0, min(1, dot(p - v, w - v) / l2));
const vec2 projection = v + t * (w - v); // Projection falls on the segment
return distance(p, projection);
}
编辑:我需要一个Javascript实现,所以在这里,没有依赖关系(或注释,但它是一个直接的端口以上)。点被表示为具有x和y属性的对象。
function sqr(x) { return x * x }
function dist2(v, w) { return sqr(v.x - w.x) + sqr(v.y - w.y) }
function distToSegmentSquared(p, v, w) {
var l2 = dist2(v, w);
if (l2 == 0) return dist2(p, v);
var t = ((p.x - v.x) * (w.x - v.x) + (p.y - v.y) * (w.y - v.y)) / l2;
t = Math.max(0, Math.min(1, t));
return dist2(p, { x: v.x + t * (w.x - v.x),
y: v.y + t * (w.y - v.y) });
}
function distToSegment(p, v, w) { return Math.sqrt(distToSegmentSquared(p, v, w)); }
编辑2:我需要一个Java版本,但更重要的是,我需要3d版本而不是2d版本。
float dist_to_segment_squared(float px, float py, float pz, float lx1, float ly1, float lz1, float lx2, float ly2, float lz2) {
float line_dist = dist_sq(lx1, ly1, lz1, lx2, ly2, lz2);
if (line_dist == 0) return dist_sq(px, py, pz, lx1, ly1, lz1);
float t = ((px - lx1) * (lx2 - lx1) + (py - ly1) * (ly2 - ly1) + (pz - lz1) * (lz2 - lz1)) / line_dist;
t = constrain(t, 0, 1);
return dist_sq(px, py, pz, lx1 + t * (lx2 - lx1), ly1 + t * (ly2 - ly1), lz1 + t * (lz2 - lz1));
}
这里,在函数参数中,<px,py,pz>是问题点,线段有端点<lx1,ly1,lz1>和<lx2,ly2,lz2>。函数dist_sq(假定存在)求两点之间距离的平方。