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
c#版本
public static FP DistanceToLineSegment(FPVector3 a, FPVector3 b, FPVector3 point)
{
var d = b - a;
var s = d.SqrMagnitude;
var ds = d / s;
var lambda = FPVector3.Dot(point - a, ds);
var p = FPMath.Clamp01(lambda) * d;
return (a + p - point).Magnitude;
}
其他回答
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))
}
这个答案是基于公认答案的JavaScript解决方案。 它主要只是格式更好,函数名更长,当然函数语法更短,因为它是在ES6 + CoffeeScript中。
JavaScript版本(ES6)
distanceSquared = (v, w)=> Math.pow(v.x - w.x, 2) + Math.pow(v.y - w.y, 2);
distance = (v, w)=> Math.sqrt(distanceSquared(v, w));
distanceToLineSegmentSquared = (p, v, w)=> {
l2 = distanceSquared(v, w);
if (l2 === 0) {
return distanceSquared(p, v);
}
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 distanceSquared(p, {
x: v.x + t * (w.x - v.x),
y: v.y + t * (w.y - v.y)
});
}
distanceToLineSegment = (p, v, w)=> {
return Math.sqrt(distanceToLineSegmentSquared(p, v));
}
CoffeeScript版本
distanceSquared = (v, w)-> (v.x - w.x) ** 2 + (v.y - w.y) ** 2
distance = (v, w)-> Math.sqrt(distanceSquared(v, w))
distanceToLineSegmentSquared = (p, v, w)->
l2 = distanceSquared(v, w)
return distanceSquared(p, v) if l2 is 0
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))
distanceSquared(p, {
x: v.x + t * (w.x - v.x)
y: v.y + t * (w.y - v.y)
})
distanceToLineSegment = (p, v, w)->
Math.sqrt(distanceToLineSegmentSquared(p, v, w))
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。
Grumdrig的c++ /JavaScript实现对我来说非常有用,所以我提供了我正在使用的Python直接端口。完整的代码在这里。
class Point(object):
def __init__(self, x, y):
self.x = float(x)
self.y = float(y)
def square(x):
return x * x
def distance_squared(v, w):
return square(v.x - w.x) + square(v.y - w.y)
def distance_point_segment_squared(p, v, w):
# Segment length squared, |w-v|^2
d2 = distance_squared(v, w)
if d2 == 0:
# v == w, return distance to v
return distance_squared(p, v)
# 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
t = ((p.x - v.x) * (w.x - v.x) + (p.y - v.y) * (w.y - v.y)) / d2;
if t < 0:
# Beyond v end of the segment
return distance_squared(p, v)
elif t > 1.0:
# Beyond w end of the segment
return distance_squared(p, w)
else:
# Projection falls on the segment.
proj = Point(v.x + t * (w.x - v.x), v.y + t * (w.y - v.y))
# print proj.x, proj.y
return distance_squared(p, proj)
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。