计算机图形学|两道习题

1.    设空间有两条线段AB和CD,其端点坐标分别为,怎样判断它们是否相交?若相交,求出交点坐标。

解法1解答:

由端点坐标可知线段AB和CD的参数方程分别为:

 

如果线段AB和CD相交,则存在和,使下面的方程组:

 

由(1)式,(2)式即可求出和:

将求得的和代入(3)式,若满足(3)式,则线段AB和CD所在的直线相交。此时如果有:

 

则线段AB和CD相交,否则不相交。令代入线段AB的参数方程中或者令代入线段CD的参数方程即可求出交点坐标。

解法2解答:

由端点坐标可知线段AB和CD的参数方程分别为:

 

线段AB和CD在z=0平面上的正投影线段A’B’和C’D’端点坐标分别为

根据书中第一节介绍的方法(本答案不再重复该方法)可以判断出A’B’和C’D’是否有交点,如果没有交点,则线段AB和CD也没有交点。

如果有交点,假设交点坐标为。因为做的是正投影,所以该交点对应的线段上的被投影点的x、y坐标值相同。假设线段AB和CD上对应该交点的点的坐标分别为。将坐标值分别代入线段AB和CD的参数方程中,可以分别计算出,如果=,则线段AB和CD相交,且交点坐标为,否则不相交。

2. 写一个算法,能迅速地判断一条直线与一个凸多边形是否相交,若相交求出交点。

解答:

设直线由两点确定,凸多边形由顶点序列、···(共n个顶点)确定。

算法的基本思想是:取多边形一条边,判断该边的两个端点是否在直线的同侧,如果在同侧,则该边与直线无交点;如果两个端点在直线的异侧,则线段与直线有交点,计算交点。依次检查多边形的所有边即可求出多边形与直线的所有交点,因为是凸多边形,所以交点最多有两个,算法可以在求出两个交点后就停止。判断点在直线的哪一侧可使用第四节第二部分中介绍的方法,计算交点采用第一节中介绍的线段求交点中使用的方法。

算法具体过程如下:

(1)    首先计算A=y2-y1;B=x1-x2;C=x2y1-x1y2

(2)    取多边形的P0点为P1,计算d1=A*P1.x+B*p1.y+C

(3)    for (i=1; i<=n; i++)

{

  1)       取多边形的下标为i%n的点为P2(这样可以在i=n时取P0点);

  2)       计算d2=A*p2.x+B*p2.y+C

  3)       if (d1==0),表明P1点在直线上,P1点是一个交点;

  4)       else if (d1*d2<0),表明P1和P2点在直线的异侧,该边与直线有交点,计算交点:

  delta = (p2.x - p1.x) * (y1 - y2) - (x1 - x2) * (p2.y - p1.y);

  t = ((x1 - p1.x) * (y1 - y2) - (y1 - p1.y) * (x1 - x2)) / delta;

  交点jdp的x,y坐标值分别为:

  x = p1.x + (p2.x - p1.x) * t;

  y = p1.y + (p2.y - p1.y) * t

  5)       如果已经求得两个交点,则算法结束,否则令p1=p2,d1=d2;

 }

(4)    如果没有求出交点,则直线与多边形不相交。

该算法当直线与多边形的一条边重合时,将该边的两个端点作为交点。

算法实现代码如下:

void CHW1View::GetJD(CArray<CPoint,CPoint>* points, int x1, int y1, int x2, int y2, CArray<CPoint,CPoint>* jd)

{

         int d1,d2;

         int a = y2 - y1;

         int b = x1 - x2;

         int c = x2*y1 - x1*y2;

         CPoint p1 = (CPoint)points->GetAt(0);

         CPoint p2;

         d1 = a * p1.x + b * p1.y + c;

         int n = points->GetSize();

         for (int i=1;i<=n;i++)

         {

                   p2 = (CPoint)points->GetAt(i%n);

                   d2 = a * p2.x + b * p2.y + c;

                   if (d1 == 0)

                   {

                            jd->Add(p1);

                   }

                   else if ((d1<0 && d2>0) || (d1>0 && d2<0))

                   {

                            double delta = (p2.x - p1.x) * (y1 - y2) - (x1 - x2) * (p2.y - p1.y);

                            double t = ((x1 - p1.x) * (y1 - y2) - (y1 - p1.y) * (x1 - x2)) / delta;

                            CPoint jdp;

                            jdp.x = (int)(p1.x + (p2.x - p1.x) * t);

                            jdp.y = (int)(p1.y + (p2.y - p1.y) * t);

                            jd->Add(jdp);

                   }

                   if (jd->GetSize() == 2) return;

                   p1 = p2;d1 = d2;

         }

}

代码中points存放多边形顶点坐标,jd存放计算得到的交点坐标,x1,y1,x2,y2为直线上的两点坐标。

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转载自www.cnblogs.com/qq1337822982/p/10810256.html
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