Distance la plus courte entre un point et un segment de ligne
J'ai besoin d'une fonction de base pour trouver la distance la plus courte entre un point et un segment de ligne. N'hésitez pas à écrire la solution dans la langue de votre choix; Je peux le traduire dans ce que j'utilise (Javascript).
EDIT: Mon segment de ligne est défini par deux extrémités. Donc, mon segment AB est défini par les deux points A (x1,y1) et B (x2,y2). J'essaie de trouver la distance entre ce segment de ligne et un point C (x3,y3). Mes compétences en géométrie sont rouillées, donc les exemples que j'ai vus sont déroutants, je suis désolé de l'avouer.
Eli, le code que vous avez défini est incorrect. Un point proche de la ligne sur lequel se trouve le segment mais très éloigné d'une extrémité du segment serait jugé de manière incorrecte près du segment. Mise à jour: La réponse incorrecte mentionnée n'est plus celle acceptée.
Voici un code correct, en C++. Il suppose un vecteur 2D de classe class vec2 {float x,y;}, essentiellement, avec des opérateurs pour ajouter, sous-extraire, redimensionner, etc., et une fonction de produit de distance et de points (c.-à-d. 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);
}
EDIT: J'avais besoin d'une implémentation Javascript, donc la voici, sans dépendances (ni commentaires, mais c'est un portage direct de ce qui précède). Les points sont représentés sous forme d'objets avec les attributs x et y.
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)); }
EDIT 2: J'avais besoin d'une version Java, mais plus important encore, j'en avais besoin en 3D au lieu de 2d.
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));
}
Voici le code complet le plus simple en Javascript.
x, y est votre point cible et x1, y1 à x2, y2 est votre segment de droite.
MISE À JOUR: correction d'un problème de ligne de longueur 0 à partir de commentaires.
function pDistance(x, y, x1, y1, x2, y2) {
var A = x - x1;
var B = y - y1;
var C = x2 - x1;
var D = y2 - y1;
var dot = A * C + B * D;
var len_sq = C * C + D * D;
var param = -1;
if (len_sq != 0) //in case of 0 length line
param = dot / len_sq;
var xx, yy;
if (param < 0) {
xx = x1;
yy = y1;
}
else if (param > 1) {
xx = x2;
yy = y2;
}
else {
xx = x1 + param * C;
yy = y1 + param * D;
}
var dx = x - xx;
var dy = y - yy;
return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
Ceci est une implémentation faite pour FINITE LINE SEGMENTS, pas des lignes infinies comme la plupart des autres fonctions semblent être ici (c’est pourquoi j’ai fait ça).
Exemple: ici .
Python:
import math
def dist(x1,y1, x2,y2, x3,y3): # x3,y3 is the point
px = x2-x1
py = y2-y1
something = px*px + py*py
u = ((x3 - x1) * px + (y3 - y1) * py) / float(something)
if u > 1:
u = 1
Elif u < 0:
u = 0
x = x1 + u * px
y = y1 + u * py
dx = x - x3
dy = y - y3
# Note: If the actual distance does not matter,
# if you only want to compare what this function
# returns to other results of this function, you
# can just return the squared distance instead
# (i.e. remove the sqrt) to gain a little performance
dist = math.sqrt(dx*dx + dy*dy)
return dist
AS3:
public static function segmentDistToPoint(segA:Point, segB:Point, p:Point):Number
{
var p2:Point = new Point(segB.x - segA.x, segB.y - segA.y);
var something:Number = p2.x*p2.x + p2.y*p2.y;
var u:Number = ((p.x - segA.x) * p2.x + (p.y - segA.y) * p2.y) / something;
if (u > 1)
u = 1;
else if (u < 0)
u = 0;
var x:Number = segA.x + u * p2.x;
var y:Number = segA.y + u * p2.y;
var dx:Number = x - p.x;
var dy:Number = y - p.y;
var dist:Number = Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
return dist;
}
Java
private double shortestDistance(float x1,float y1,float x2,float y2,float x3,float y3)
{
float px=x2-x1;
float py=y2-y1;
float temp=(px*px)+(py*py);
float u=((x3 - x1) * px + (y3 - y1) * py) / (temp);
if(u>1){
u=1;
}
else if(u<0){
u=0;
}
float x = x1 + u * px;
float y = y1 + u * py;
float dx = x - x3;
float dy = y - y3;
double dist = Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
return dist;
}
Ceux-ci ont été fabriqués à partir de this .
Dans ma propre question, le fil _ { comment calculer la distance 2D la plus courte entre un point et un segment de ligne dans tous les cas en C, C #/.NET 2.0 ou Java? } _ On m'a demandé de mettre une réponse en C # ici quand je trouve un: alors le voici, modifié de http://www.topcoder.com/tc?d1=tutorials&d2=geometry1&module=Static :
//Compute the dot product AB . BC
private double DotProduct(double[] pointA, double[] pointB, double[] pointC)
{
double[] AB = new double[2];
double[] BC = new double[2];
AB[0] = pointB[0] - pointA[0];
AB[1] = pointB[1] - pointA[1];
BC[0] = pointC[0] - pointB[0];
BC[1] = pointC[1] - pointB[1];
double dot = AB[0] * BC[0] + AB[1] * BC[1];
return dot;
}
//Compute the cross product AB x AC
private double CrossProduct(double[] pointA, double[] pointB, double[] pointC)
{
double[] AB = new double[2];
double[] AC = new double[2];
AB[0] = pointB[0] - pointA[0];
AB[1] = pointB[1] - pointA[1];
AC[0] = pointC[0] - pointA[0];
AC[1] = pointC[1] - pointA[1];
double cross = AB[0] * AC[1] - AB[1] * AC[0];
return cross;
}
//Compute the distance from A to B
double Distance(double[] pointA, double[] pointB)
{
double d1 = pointA[0] - pointB[0];
double d2 = pointA[1] - pointB[1];
return Math.Sqrt(d1 * d1 + d2 * d2);
}
//Compute the distance from AB to C
//if isSegment is true, AB is a segment, not a line.
double LineToPointDistance2D(double[] pointA, double[] pointB, double[] pointC,
bool isSegment)
{
double dist = CrossProduct(pointA, pointB, pointC) / Distance(pointA, pointB);
if (isSegment)
{
double dot1 = DotProduct(pointA, pointB, pointC);
if (dot1 > 0)
return Distance(pointB, pointC);
double dot2 = DotProduct(pointB, pointA, pointC);
if (dot2 > 0)
return Distance(pointA, pointC);
}
return Math.Abs(dist);
}
@SO ne répond pas mais pose des questions, alors j'espère ne pas gagner des millions de votes pour certaines raisons, mais pour construire un critique. Je voulais juste (et j'étais encouragé) pour partager les idées de quelqu'un d'autre puisque les solutions de ce fil sont soit avec un langage exotique (Fortran, Mathematica), soit étiquetées comme défectueuses. Le seul qui me soit utile (de Grumdrig) est écrit en C++ et personne ne l'a étiqueté comme défectueux. Mais il manque les méthodes (point etc.) qui sont appelées.
En F #, la distance entre le point c et le segment de droite compris entre a et b est donnée par:
let pointToLineSegmentDistance (a: Vector, b: Vector) (c: Vector) =
let d = b - a
let s = d.Length
let lambda = (c - a) * d / s
let p = (lambda |> max 0.0 |> min s) * d / s
(a + p - c).Length
Le vecteur d pointe de a à b le long du segment de ligne. Le produit scalaire de d/s avec c-a donne le paramètre du point d'approche le plus proche entre la ligne infinie et le point c. Les fonctions min et max permettent de verrouiller ce paramètre sur la plage 0..s de sorte que le point se situe entre a et b. Enfin, la longueur de a+p-c est la distance entre c et le point le plus proche du segment de ligne.
Exemple d'utilisation:
pointToLineSegmentDistance (Vector(0.0, 0.0), Vector(1.0, 0.0)) (Vector(-1.0, 1.0))
Dans Mathematica
Il utilise une description paramétrique du segment et projette le point dans la ligne définie par le segment. Lorsque le paramètre passe de 0 à 1 dans le segment, si la projection se situe en dehors de ces limites, nous calculons la distance au point correspondant au lieu de la ligne droite normale au segment.
Clear["Global`*"];
distance[{start_, end_}, pt_] :=
Module[{param},
param = ((pt - start).(end - start))/Norm[end - start]^2; (*parameter. the "."
here means vector product*)
Which[
param < 0, EuclideanDistance[start, pt], (*If outside bounds*)
param > 1, EuclideanDistance[end, pt],
True, EuclideanDistance[pt, start + param (end - start)] (*Normal distance*)
]
];
Résultat du tracé:
Plot3D[distance[{{0, 0}, {1, 0}}, {xp, yp}], {xp, -1, 2}, {yp, -1, 2}]
Tracez ces points plus près d'une distance de cutoff:
Tracé de contour:
Pour ceux qui sont intéressés, voici une conversion triviale du code Javascript de Joshua à Objective-C:
- (double)distanceToPoint:(CGPoint)p fromLineSegmentBetween:(CGPoint)l1 and:(CGPoint)l2
{
double A = p.x - l1.x;
double B = p.y - l1.y;
double C = l2.x - l1.x;
double D = l2.y - l1.y;
double dot = A * C + B * D;
double len_sq = C * C + D * D;
double param = dot / len_sq;
double xx, yy;
if (param < 0 || (l1.x == l2.x && l1.y == l2.y)) {
xx = l1.x;
yy = l1.y;
}
else if (param > 1) {
xx = l2.x;
yy = l2.y;
}
else {
xx = l1.x + param * C;
yy = l1.y + param * D;
}
double dx = p.x - xx;
double dy = p.y - yy;
return sqrtf(dx * dx + dy * dy);
}
J'avais besoin de cette solution pour travailler avec MKMapPoint alors je la partagerai au cas où quelqu'un d'autre en aurait besoin Juste un changement mineur et cela retournera la distance en mètres:
- (double)distanceToPoint:(MKMapPoint)p fromLineSegmentBetween:(MKMapPoint)l1 and:(MKMapPoint)l2
{
double A = p.x - l1.x;
double B = p.y - l1.y;
double C = l2.x - l1.x;
double D = l2.y - l1.y;
double dot = A * C + B * D;
double len_sq = C * C + D * D;
double param = dot / len_sq;
double xx, yy;
if (param < 0 || (l1.x == l2.x && l1.y == l2.y)) {
xx = l1.x;
yy = l1.y;
}
else if (param > 1) {
xx = l2.x;
yy = l2.y;
}
else {
xx = l1.x + param * C;
yy = l1.y + param * D;
}
return MKMetersBetweenMapPoints(p, MKMapPointMake(xx, yy));
}
Hey, je viens d'écrire cela hier. Cela se trouve dans Actionscript 3.0, qui est en gros un script Javascript, même si vous n’avez peut-être pas la même classe de points.
//st = start of line segment
//b = the line segment (as in: st + b = end of line segment)
//pt = point to test
//Returns distance from point to line segment.
//Note: nearest point on the segment to the test point is right there if we ever need it
public static function linePointDist( st:Point, b:Point, pt:Point ):Number
{
var nearestPt:Point; //closest point on seqment to pt
var keyDot:Number = dot( b, pt.subtract( st ) ); //key dot product
var bLenSq:Number = dot( b, b ); //Segment length squared
if( keyDot <= 0 ) //pt is "behind" st, use st
{
nearestPt = st
}
else if( keyDot >= bLenSq ) //pt is "past" end of segment, use end (notice we are saving twin sqrts here cuz)
{
nearestPt = st.add(b);
}
else //pt is inside segment, reuse keyDot and bLenSq to get percent of seqment to move in to find closest point
{
var keyDotToPctOfB:Number = keyDot/bLenSq; //REM dot product comes squared
var partOfB:Point = new Point( b.x * keyDotToPctOfB, b.y * keyDotToPctOfB );
nearestPt = st.add(partOfB);
}
var dist:Number = (pt.subtract(nearestPt)).length;
return dist;
}
En outre, il existe une discussion assez complète et lisible du problème ici: notejot.com
Pour les fainéants, voici la solution ci-dessus de @ Grumdrig pour le port Objective-C:
CGFloat sqr(CGFloat x) { return x*x; }
CGFloat dist2(CGPoint v, CGPoint w) { return sqr(v.x - w.x) + sqr(v.y - w.y); }
CGFloat distanceToSegmentSquared(CGPoint p, CGPoint v, CGPoint w)
{
CGFloat l2 = dist2(v, w);
if (l2 == 0.0f) return dist2(p, v);
CGFloat t = ((p.x - v.x) * (w.x - v.x) + (p.y - v.y) * (w.y - v.y)) / l2;
if (t < 0.0f) return dist2(p, v);
if (t > 1.0f) return dist2(p, w);
return dist2(p, CGPointMake(v.x + t * (w.x - v.x), v.y + t * (w.y - v.y)));
}
CGFloat distanceToSegment(CGPoint point, CGPoint segmentPointV, CGPoint segmentPointW)
{
return sqrtf(distanceToSegmentSquared(point, segmentPointV, segmentPointW));
}
Ne pouvait pas résister à le coder en python :)
from math import sqrt, fabs
def pdis(a, b, c):
t = b[0]-a[0], b[1]-a[1] # Vector ab
dd = sqrt(t[0]**2+t[1]**2) # Length of ab
t = t[0]/dd, t[1]/dd # unit vector of ab
n = -t[1], t[0] # normal unit vector to ab
ac = c[0]-a[0], c[1]-a[1] # vector ac
return fabs(ac[0]*n[0]+ac[1]*n[1]) # Projection of ac to n (the minimum distance)
print pdis((1,1), (2,2), (2,0)) # Example (answer is 1.414)
Idem fortran :)
real function pdis(a, b, c)
real, dimension(0:1), intent(in) :: a, b, c
real, dimension(0:1) :: t, n, ac
real :: dd
t = b - a ! Vector ab
dd = sqrt(t(0)**2+t(1)**2) ! Length of ab
t = t/dd ! unit vector of ab
n = (/-t(1), t(0)/) ! normal unit vector to ab
ac = c - a ! vector ac
pdis = abs(ac(0)*n(0)+ac(1)*n(1)) ! Projection of ac to n (the minimum distance)
end function pdis
program test
print *, pdis((/1.0,1.0/), (/2.0,2.0/), (/2.0,0.0/)) ! Example (answer is 1.414)
end program test
Voici une épellation plus complète de la solution de Grumdrig. Cette version renvoie également le point le plus proche lui-même.
#include "stdio.h"
#include "math.h"
class Vec2
{
public:
float _x;
float _y;
Vec2()
{
_x = 0;
_y = 0;
}
Vec2( const float x, const float y )
{
_x = x;
_y = y;
}
Vec2 operator+( const Vec2 &v ) const
{
return Vec2( this->_x + v._x, this->_y + v._y );
}
Vec2 operator-( const Vec2 &v ) const
{
return Vec2( this->_x - v._x, this->_y - v._y );
}
Vec2 operator*( const float f ) const
{
return Vec2( this->_x * f, this->_y * f );
}
float DistanceToSquared( const Vec2 p ) const
{
const float dX = p._x - this->_x;
const float dY = p._y - this->_y;
return dX * dX + dY * dY;
}
float DistanceTo( const Vec2 p ) const
{
return sqrt( this->DistanceToSquared( p ) );
}
float DotProduct( const Vec2 p ) const
{
return this->_x * p._x + this->_y * p._y;
}
};
// return minimum distance between line segment vw and point p, and the closest point on the line segment, q
float DistanceFromLineSegmentToPoint( const Vec2 v, const Vec2 w, const Vec2 p, Vec2 * const q )
{
const float distSq = v.DistanceToSquared( w ); // i.e. |w-v|^2 ... avoid a sqrt
if ( distSq == 0.0 )
{
// v == w case
(*q) = v;
return v.DistanceTo( p );
}
// 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
const float t = ( p - v ).DotProduct( w - v ) / distSq;
if ( t < 0.0 )
{
// beyond the v end of the segment
(*q) = v;
return v.DistanceTo( p );
}
else if ( t > 1.0 )
{
// beyond the w end of the segment
(*q) = w;
return w.DistanceTo( p );
}
// projection falls on the segment
const Vec2 projection = v + ( ( w - v ) * t );
(*q) = projection;
return p.DistanceTo( projection );
}
float DistanceFromLineSegmentToPoint( float segmentX1, float segmentY1, float segmentX2, float segmentY2, float pX, float pY, float *qX, float *qY )
{
Vec2 q;
float distance = DistanceFromLineSegmentToPoint( Vec2( segmentX1, segmentY1 ), Vec2( segmentX2, segmentY2 ), Vec2( pX, pY ), &q );
(*qX) = q._x;
(*qY) = q._y;
return distance;
}
void TestDistanceFromLineSegmentToPoint( float segmentX1, float segmentY1, float segmentX2, float segmentY2, float pX, float pY )
{
float qX;
float qY;
float d = DistanceFromLineSegmentToPoint( segmentX1, segmentY1, segmentX2, segmentY2, pX, pY, &qX, &qY );
printf( "line segment = ( ( %f, %f ), ( %f, %f ) ), p = ( %f, %f ), distance = %f, q = ( %f, %f )\n",
segmentX1, segmentY1, segmentX2, segmentY2, pX, pY, d, qX, qY );
}
void TestDistanceFromLineSegmentToPoint()
{
TestDistanceFromLineSegmentToPoint( 0, 0, 1, 1, 1, 0 );
TestDistanceFromLineSegmentToPoint( 0, 0, 20, 10, 5, 4 );
TestDistanceFromLineSegmentToPoint( 0, 0, 20, 10, 30, 15 );
TestDistanceFromLineSegmentToPoint( 0, 0, 20, 10, -30, 15 );
TestDistanceFromLineSegmentToPoint( 0, 0, 10, 0, 5, 1 );
TestDistanceFromLineSegmentToPoint( 0, 0, 0, 10, 1, 5 );
}
Solution à une ligne utilisant des arctangents:
L'idée est de déplacerAà (0, 0) et de faire pivoter le triangle dans le sens des aiguilles d'une montre pour queCs'étende sur l'axe X, Lorsque cela se produit, By sera la distance.
- un angle = Atan (Cy - Ay, Cx - Ax);
- angle b = Atan (By - Ay, Bx - Ax);
- Longueur AB = Sqrt ((Bx - Ax) ^ 2 + (By - Ay) ^ 2)
- Par = Sin (bAngle - aAngle) * ABLength
C #
public double Distance(Point a, Point b, Point c)
{
// normalize points
Point cn = new Point(c.X - a.X, c.Y - a.Y);
Point bn = new Point(b.X - a.X, b.Y - a.Y);
double angle = Math.Atan2(bn.Y, bn.X) - Math.Atan2(cn.Y, cn.X);
double abLength = Math.Sqrt(bn.X*bn.X + bn.Y*bn.Y);
return Math.Sin(angle)*abLength;
}
Une ligne C # (à convertir en SQL)
double distance = Math.Sin(Math.Atan2(b.Y - a.Y, b.X - a.X) - Math.Atan2(c.Y - a.Y, c.X - a.X)) * Math.Sqrt((b.X - a.X) * (b.X - a.X) + (b.Y - a.Y) * (b.Y - a.Y))
Considérez cette modification de la réponse de Grumdrig ci-dessus. Vous constaterez souvent que l'imprécision en virgule flottante peut causer des problèmes. J'utilise des doubles dans la version ci-dessous, mais vous pouvez facilement changer en float. La partie importante est qu’il utilise un epsilon pour gérer le "slop". En outre, vous voudrez souvent savoir où l'intersection s'est produite ou si elle s'est produite. Si le t renvoyé est <0.0 ou> 1.0, aucune collision ne s'est produite. Cependant, même si aucune collision ne se produit, vous voudrez souvent savoir où se trouve le point le plus proche du segment, et j'utilise donc qx et qy pour retourner cet emplacement.
double PointSegmentDistanceSquared( double px, double py,
double p1x, double p1y,
double p2x, double p2y,
double& t,
double& qx, double& qy)
{
static const double kMinSegmentLenSquared = 0.00000001; // adjust to suit. If you use float, you'll probably want something like 0.000001f
static const double kEpsilon = 1.0E-14; // adjust to suit. If you use floats, you'll probably want something like 1E-7f
double dx = p2x - p1x;
double dy = p2y - p1y;
double dp1x = px - p1x;
double dp1y = py - p1y;
const double segLenSquared = (dx * dx) + (dy * dy);
if (segLenSquared >= -kMinSegmentLenSquared && segLenSquared <= kMinSegmentLenSquared)
{
// segment is a point.
qx = p1x;
qy = p1y;
t = 0.0;
return ((dp1x * dp1x) + (dp1y * dp1y));
}
else
{
// Project a line from p to the segment [p1,p2]. By considering the line
// extending the segment, parameterized as p1 + (t * (p2 - p1)),
// we find projection of point p onto the line.
// It falls where t = [(p - p1) . (p2 - p1)] / |p2 - p1|^2
t = ((dp1x * dx) + (dp1y * dy)) / segLenSquared;
if (t < kEpsilon)
{
// intersects at or to the "left" of first segment vertex (p1x, p1y). If t is approximately 0.0, then
// intersection is at p1. If t is less than that, then there is no intersection (i.e. p is not within
// the 'bounds' of the segment)
if (t > -kEpsilon)
{
// intersects at 1st segment vertex
t = 0.0;
}
// set our 'intersection' point to p1.
qx = p1x;
qy = p1y;
// Note: If you wanted the ACTUAL intersection point of where the projected lines would intersect if
// we were doing PointLineDistanceSquared, then qx would be (p1x + (t * dx)) and qy would be (p1y + (t * dy)).
}
else if (t > (1.0 - kEpsilon))
{
// intersects at or to the "right" of second segment vertex (p2x, p2y). If t is approximately 1.0, then
// intersection is at p2. If t is greater than that, then there is no intersection (i.e. p is not within
// the 'bounds' of the segment)
if (t < (1.0 + kEpsilon))
{
// intersects at 2nd segment vertex
t = 1.0;
}
// set our 'intersection' point to p2.
qx = p2x;
qy = p2y;
// Note: If you wanted the ACTUAL intersection point of where the projected lines would intersect if
// we were doing PointLineDistanceSquared, then qx would be (p1x + (t * dx)) and qy would be (p1y + (t * dy)).
}
else
{
// The projection of the point to the point on the segment that is perpendicular succeeded and the point
// is 'within' the bounds of the segment. Set the intersection point as that projected point.
qx = p1x + (t * dx);
qy = p1y + (t * dy);
}
// return the squared distance from p to the intersection point. Note that we return the squared distance
// as an optimization because many times you just need to compare relative distances and the squared values
// works fine for that. If you want the ACTUAL distance, just take the square root of this value.
double dpqx = px - qx;
double dpqy = py - qy;
return ((dpqx * dpqx) + (dpqy * dpqy));
}
}
Je suppose que vous voulez trouver la plus courte distance entre le point et un segment de ligne; pour ce faire, vous devez trouver la ligne (ligne A) perpendiculaire à votre segment de ligne (ligne B) qui traverse votre point, déterminez l'intersection de cette ligne (ligne A) et de votre ligne passant par votre segment de ligne (ligne B) ; si ce point se trouve entre les deux points de votre segment de droite, la distance est la distance entre votre point et le point que vous venez de trouver, qui est l'intersection de la ligne A et de la ligne B; si le point n'est pas entre les deux points de votre segment de ligne, vous devez obtenir la distance entre votre point et le plus proche des deux extrémités du segment de ligne; cela peut être fait facilement en prenant la distance carrée (pour éviter une racine carrée) entre le point et les deux points du segment de droite; selon ce qui est le plus proche, prenez la racine carrée de celui-là.
Code Matlab, avec "test automatique" intégré s'ils appellent la fonction sans argument:
function r = distPointToLineSegment( xy0, xy1, xyP )
% r = distPointToLineSegment( xy0, xy1, xyP )
if( nargin < 3 )
selfTest();
r=0;
else
vx = xy0(1)-xyP(1);
vy = xy0(2)-xyP(2);
ux = xy1(1)-xy0(1);
uy = xy1(2)-xy0(2);
lenSqr= (ux*ux+uy*uy);
detP= -vx*ux + -vy*uy;
if( detP < 0 )
r = norm(xy0-xyP,2);
elseif( detP > lenSqr )
r = norm(xy1-xyP,2);
else
r = abs(ux*vy-uy*vx)/sqrt(lenSqr);
end
end
function selfTest()
%#ok<*NASGU>
disp(['invalid args, distPointToLineSegment running (recursive) self-test...']);
ptA = [1;1]; ptB = [-1;-1];
ptC = [1/2;1/2]; % on the line
ptD = [-2;-1.5]; % too far from line segment
ptE = [1/2;0]; % should be same as perpendicular distance to line
ptF = [1.5;1.5]; % along the A-B but outside of the segment
distCtoAB = distPointToLineSegment(ptA,ptB,ptC)
distDtoAB = distPointToLineSegment(ptA,ptB,ptD)
distEtoAB = distPointToLineSegment(ptA,ptB,ptE)
distFtoAB = distPointToLineSegment(ptA,ptB,ptF)
figure(1); clf;
circle = @(x, y, r, c) rectangle('Position', [x-r, y-r, 2*r, 2*r], ...
'Curvature', [1 1], 'EdgeColor', c);
plot([ptA(1) ptB(1)],[ptA(2) ptB(2)],'r-x'); hold on;
plot(ptC(1),ptC(2),'b+'); circle(ptC(1),ptC(2), 0.5e-1, 'b');
plot(ptD(1),ptD(2),'g+'); circle(ptD(1),ptD(2), distDtoAB, 'g');
plot(ptE(1),ptE(2),'k+'); circle(ptE(1),ptE(2), distEtoAB, 'k');
plot(ptF(1),ptF(2),'m+'); circle(ptF(1),ptF(2), distFtoAB, 'm');
hold off;
axis([-3 3 -3 3]); axis equal;
end
end
L'implémentation C++/JavaScript de Grumdrig m'a été très utile. J'ai donc fourni un port direct Python que j'utilise. Le code complet est ici .
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)
codé en t-sql
le point est (@px, @py) et le segment de ligne s'étend de (@ax, @ay) à (@bx, @by)
create function fn_sqr (@NumberToSquare decimal(18,10))
returns decimal(18,10)
as
begin
declare @Result decimal(18,10)
set @Result = @NumberToSquare * @NumberToSquare
return @Result
end
go
create function fn_Distance(@ax decimal (18,10) , @ay decimal (18,10), @bx decimal(18,10), @by decimal(18,10))
returns decimal(18,10)
as
begin
declare @Result decimal(18,10)
set @Result = (select dbo.fn_sqr(@ax - @bx) + dbo.fn_sqr(@ay - @by) )
return @Result
end
go
create function fn_DistanceToSegmentSquared(@px decimal(18,10), @py decimal(18,10), @ax decimal(18,10), @ay decimal(18,10), @bx decimal(18,10), @by decimal(18,10))
returns decimal(18,10)
as
begin
declare @l2 decimal(18,10)
set @l2 = (select dbo.fn_Distance(@ax, @ay, @bx, @by))
if @l2 = 0
return dbo.fn_Distance(@px, @py, @ax, @ay)
declare @t decimal(18,10)
set @t = ((@px - @ax) * (@bx - @ax) + (@py - @ay) * (@by - @ay)) / @l2
if (@t < 0)
return dbo.fn_Distance(@px, @py, @ax, @ay);
if (@t > 1)
return dbo.fn_Distance(@px, @py, @bx, @by);
return dbo.fn_Distance(@px, @py, @ax + @t * (@bx - @ax), @ay + @t * (@by - @ay))
end
go
create function fn_DistanceToSegment(@px decimal(18,10), @py decimal(18,10), @ax decimal(18,10), @ay decimal(18,10), @bx decimal(18,10), @by decimal(18,10))
returns decimal(18,10)
as
begin
return sqrt(dbo.fn_DistanceToSegmentSquared(@px, @py , @ax , @ay , @bx , @by ))
end
go
--example execution for distance from a point at (6,1) to line segment that runs from (4,2) to (2,1)
select dbo.fn_DistanceToSegment(6, 1, 4, 2, 2, 1)
--result = 2.2360679775
--example execution for distance from a point at (-3,-2) to line segment that runs from (0,-2) to (-2,1)
select dbo.fn_DistanceToSegment(-3, -2, 0, -2, -2, 1)
--result = 2.4961508830
--example execution for distance from a point at (0,-2) to line segment that runs from (0,-2) to (-2,1)
select dbo.fn_DistanceToSegment(0,-2, 0, -2, -2, 1)
--result = 0.0000000000
On dirait que presque tout le monde sur StackOverflow a donné une réponse (23 réponses à ce jour), alors voici ma contribution pour C #. Ceci est principalement basé sur la réponse de M. Katz, qui à son tour est basée sur la réponse de Grumdrig.
public struct MyVector
{
private readonly double _x, _y;
// Constructor
public MyVector(double x, double y)
{
_x = x;
_y = y;
}
// Distance from this point to another point, squared
private double DistanceSquared(MyVector otherPoint)
{
double dx = otherPoint._x - this._x;
double dy = otherPoint._y - this._y;
return dx * dx + dy * dy;
}
// Find the distance from this point to a line segment (which is not the same as from this
// point to anywhere on an infinite line). Also returns the closest point.
public double DistanceToLineSegment(MyVector lineSegmentPoint1, MyVector lineSegmentPoint2,
out MyVector closestPoint)
{
return Math.Sqrt(DistanceToLineSegmentSquared(lineSegmentPoint1, lineSegmentPoint2,
out closestPoint));
}
// Same as above, but avoid using Sqrt(), saves a new nanoseconds in cases where you only want
// to compare several distances to find the smallest or largest, but don't need the distance
public double DistanceToLineSegmentSquared(MyVector lineSegmentPoint1,
MyVector lineSegmentPoint2, out MyVector closestPoint)
{
// Compute length of line segment (squared) and handle special case of coincident points
double segmentLengthSquared = lineSegmentPoint1.DistanceSquared(lineSegmentPoint2);
if (segmentLengthSquared < 1E-7f) // Arbitrary "close enough for government work" value
{
closestPoint = lineSegmentPoint1;
return this.DistanceSquared(closestPoint);
}
// Use the magic formula to compute the "projection" of this point on the infinite line
MyVector lineSegment = lineSegmentPoint2 - lineSegmentPoint1;
double t = (this - lineSegmentPoint1).DotProduct(lineSegment) / segmentLengthSquared;
// Handle the two cases where the projection is not on the line segment, and the case where
// the projection is on the segment
if (t <= 0)
closestPoint = lineSegmentPoint1;
else if (t >= 1)
closestPoint = lineSegmentPoint2;
else
closestPoint = lineSegmentPoint1 + (lineSegment * t);
return this.DistanceSquared(closestPoint);
}
public double DotProduct(MyVector otherVector)
{
return this._x * otherVector._x + this._y * otherVector._y;
}
public static MyVector operator +(MyVector leftVector, MyVector rightVector)
{
return new MyVector(leftVector._x + rightVector._x, leftVector._y + rightVector._y);
}
public static MyVector operator -(MyVector leftVector, MyVector rightVector)
{
return new MyVector(leftVector._x - rightVector._x, leftVector._y - rightVector._y);
}
public static MyVector operator *(MyVector aVector, double aScalar)
{
return new MyVector(aVector._x * aScalar, aVector._y * aScalar);
}
// Added using ReSharper due to CodeAnalysis nagging
public bool Equals(MyVector other)
{
return _x.Equals(other._x) && _y.Equals(other._y);
}
public override bool Equals(object obj)
{
if (ReferenceEquals(null, obj)) return false;
return obj is MyVector && Equals((MyVector) obj);
}
public override int GetHashCode()
{
unchecked
{
return (_x.GetHashCode()*397) ^ _y.GetHashCode();
}
}
public static bool operator ==(MyVector left, MyVector right)
{
return left.Equals(right);
}
public static bool operator !=(MyVector left, MyVector right)
{
return !left.Equals(right);
}
}
Et voici un petit programme de test.
public static class JustTesting
{
public static void Main()
{
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
for (int i = 0; i < 10000000; i++)
{
TestIt(1, 0, 0, 0, 1, 1, 0.70710678118654757);
TestIt(5, 4, 0, 0, 20, 10, 1.3416407864998738);
TestIt(30, 15, 0, 0, 20, 10, 11.180339887498949);
TestIt(-30, 15, 0, 0, 20, 10, 33.541019662496844);
TestIt(5, 1, 0, 0, 10, 0, 1.0);
TestIt(1, 5, 0, 0, 0, 10, 1.0);
}
stopwatch.Stop();
TimeSpan timeSpan = stopwatch.Elapsed;
}
private static void TestIt(float aPointX, float aPointY,
float lineSegmentPoint1X, float lineSegmentPoint1Y,
float lineSegmentPoint2X, float lineSegmentPoint2Y,
double expectedAnswer)
{
// Katz
double d1 = DistanceFromPointToLineSegment(new MyVector(aPointX, aPointY),
new MyVector(lineSegmentPoint1X, lineSegmentPoint1Y),
new MyVector(lineSegmentPoint2X, lineSegmentPoint2Y));
Debug.Assert(d1 == expectedAnswer);
/*
// Katz using squared distance
double d2 = DistanceFromPointToLineSegmentSquared(new MyVector(aPointX, aPointY),
new MyVector(lineSegmentPoint1X, lineSegmentPoint1Y),
new MyVector(lineSegmentPoint2X, lineSegmentPoint2Y));
Debug.Assert(Math.Abs(d2 - expectedAnswer * expectedAnswer) < 1E-7f);
*/
/*
// Matti (optimized)
double d3 = FloatVector.DistanceToLineSegment(new PointF(aPointX, aPointY),
new PointF(lineSegmentPoint1X, lineSegmentPoint1Y),
new PointF(lineSegmentPoint2X, lineSegmentPoint2Y));
Debug.Assert(Math.Abs(d3 - expectedAnswer) < 1E-7f);
*/
}
private static double DistanceFromPointToLineSegment(MyVector aPoint,
MyVector lineSegmentPoint1, MyVector lineSegmentPoint2)
{
MyVector closestPoint; // Not used
return aPoint.DistanceToLineSegment(lineSegmentPoint1, lineSegmentPoint2,
out closestPoint);
}
private static double DistanceFromPointToLineSegmentSquared(MyVector aPoint,
MyVector lineSegmentPoint1, MyVector lineSegmentPoint2)
{
MyVector closestPoint; // Not used
return aPoint.DistanceToLineSegmentSquared(lineSegmentPoint1, lineSegmentPoint2,
out closestPoint);
}
}
Comme vous pouvez le constater, j’ai essayé de mesurer la différence entre l’utilisation de la version qui évite la méthode Sqrt () et celle de la version normale. Mes tests indiquent que vous pouvez peut-être économiser environ 2,5%, mais je n'en suis même pas sûr - les variations au sein des différents tests étaient du même ordre de grandeur. J'ai également essayé de mesurer la version publiée par Matti (plus une optimisation évidente), et cette version semble être environ 4% plus lente que la version basée sur le code Katz/Grumdrig.
Edit: Incidemment, j'ai également essayé de mesurer une méthode qui trouve la distance à une ligne infinie (pas un segment de ligne) en utilisant un produit croisé (et un Sqrt ()), et elle est environ 32% plus rapide.
Et maintenant ma solution aussi ...... (Javascript)
C'est très rapide car j'essaie d'éviter toute fonction Math.pow.
Comme vous pouvez le voir, à la fin de la fonction, j'ai la distance de la ligne.
code provient de la lib http://www.draw2d.org/graphiti/jsdoc/#!/example
/**
* Static util function to determine is a point(px,py) on the line(x1,y1,x2,y2)
* A simple hit test.
*
* @return {boolean}
* @static
* @private
* @param {Number} coronaWidth the accepted corona for the hit test
* @param {Number} X1 x coordinate of the start point of the line
* @param {Number} Y1 y coordinate of the start point of the line
* @param {Number} X2 x coordinate of the end point of the line
* @param {Number} Y2 y coordinate of the end point of the line
* @param {Number} px x coordinate of the point to test
* @param {Number} py y coordinate of the point to test
**/
graphiti.shape.basic.Line.hit= function( coronaWidth, X1, Y1, X2, Y2, px, py)
{
// Adjust vectors relative to X1,Y1
// X2,Y2 becomes relative vector from X1,Y1 to end of segment
X2 -= X1;
Y2 -= Y1;
// px,py becomes relative vector from X1,Y1 to test point
px -= X1;
py -= Y1;
var dotprod = px * X2 + py * Y2;
var projlenSq;
if (dotprod <= 0.0) {
// px,py is on the side of X1,Y1 away from X2,Y2
// distance to segment is length of px,py vector
// "length of its (clipped) projection" is now 0.0
projlenSq = 0.0;
} else {
// switch to backwards vectors relative to X2,Y2
// X2,Y2 are already the negative of X1,Y1=>X2,Y2
// to get px,py to be the negative of px,py=>X2,Y2
// the dot product of two negated vectors is the same
// as the dot product of the two normal vectors
px = X2 - px;
py = Y2 - py;
dotprod = px * X2 + py * Y2;
if (dotprod <= 0.0) {
// px,py is on the side of X2,Y2 away from X1,Y1
// distance to segment is length of (backwards) px,py vector
// "length of its (clipped) projection" is now 0.0
projlenSq = 0.0;
} else {
// px,py is between X1,Y1 and X2,Y2
// dotprod is the length of the px,py vector
// projected on the X2,Y2=>X1,Y1 vector times the
// length of the X2,Y2=>X1,Y1 vector
projlenSq = dotprod * dotprod / (X2 * X2 + Y2 * Y2);
}
}
// Distance to line is now the length of the relative point
// vector minus the length of its projection onto the line
// (which is zero if the projection falls outside the range
// of the line segment).
var lenSq = px * px + py * py - projlenSq;
if (lenSq < 0) {
lenSq = 0;
}
return Math.sqrt(lenSq)<coronaWidth;
};
Voici la version de C++ de devnullicus convertie en C #. Pour ma mise en œuvre, j'avais besoin de connaître le point d'intersection et de trouver la solution qui lui convenait.
public static bool PointSegmentDistanceSquared(PointF point, PointF lineStart, PointF lineEnd, out double distance, out PointF intersectPoint)
{
const double kMinSegmentLenSquared = 0.00000001; // adjust to suit. If you use float, you'll probably want something like 0.000001f
const double kEpsilon = 1.0E-14; // adjust to suit. If you use floats, you'll probably want something like 1E-7f
double dX = lineEnd.X - lineStart.X;
double dY = lineEnd.Y - lineStart.Y;
double dp1X = point.X - lineStart.X;
double dp1Y = point.Y - lineStart.Y;
double segLenSquared = (dX * dX) + (dY * dY);
double t = 0.0;
if (segLenSquared >= -kMinSegmentLenSquared && segLenSquared <= kMinSegmentLenSquared)
{
// segment is a point.
intersectPoint = lineStart;
t = 0.0;
distance = ((dp1X * dp1X) + (dp1Y * dp1Y));
}
else
{
// Project a line from p to the segment [p1,p2]. By considering the line
// extending the segment, parameterized as p1 + (t * (p2 - p1)),
// we find projection of point p onto the line.
// It falls where t = [(p - p1) . (p2 - p1)] / |p2 - p1|^2
t = ((dp1X * dX) + (dp1Y * dY)) / segLenSquared;
if (t < kEpsilon)
{
// intersects at or to the "left" of first segment vertex (lineStart.X, lineStart.Y). If t is approximately 0.0, then
// intersection is at p1. If t is less than that, then there is no intersection (i.e. p is not within
// the 'bounds' of the segment)
if (t > -kEpsilon)
{
// intersects at 1st segment vertex
t = 0.0;
}
// set our 'intersection' point to p1.
intersectPoint = lineStart;
// Note: If you wanted the ACTUAL intersection point of where the projected lines would intersect if
// we were doing PointLineDistanceSquared, then intersectPoint.X would be (lineStart.X + (t * dx)) and intersectPoint.Y would be (lineStart.Y + (t * dy)).
}
else if (t > (1.0 - kEpsilon))
{
// intersects at or to the "right" of second segment vertex (lineEnd.X, lineEnd.Y). If t is approximately 1.0, then
// intersection is at p2. If t is greater than that, then there is no intersection (i.e. p is not within
// the 'bounds' of the segment)
if (t < (1.0 + kEpsilon))
{
// intersects at 2nd segment vertex
t = 1.0;
}
// set our 'intersection' point to p2.
intersectPoint = lineEnd;
// Note: If you wanted the ACTUAL intersection point of where the projected lines would intersect if
// we were doing PointLineDistanceSquared, then intersectPoint.X would be (lineStart.X + (t * dx)) and intersectPoint.Y would be (lineStart.Y + (t * dy)).
}
else
{
// The projection of the point to the point on the segment that is perpendicular succeeded and the point
// is 'within' the bounds of the segment. Set the intersection point as that projected point.
intersectPoint = new PointF((float)(lineStart.X + (t * dX)), (float)(lineStart.Y + (t * dY)));
}
// return the squared distance from p to the intersection point. Note that we return the squared distance
// as an optimization because many times you just need to compare relative distances and the squared values
// works fine for that. If you want the ACTUAL distance, just take the square root of this value.
double dpqX = point.X - intersectPoint.X;
double dpqY = point.Y - intersectPoint.Y;
distance = ((dpqX * dpqX) + (dpqY * dpqY));
}
return true;
}
Version AutoHotkeys basée sur le Javascript de Joshua:
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)
}
C #
Adapté de @Grumdrig
public static double MinimumDistanceToLineSegment(this Point p,
Line line)
{
var v = line.StartPoint;
var w = line.EndPoint;
double lengthSquared = DistanceSquared(v, w);
if (lengthSquared == 0.0)
return Distance(p, v);
double t = Math.Max(0, Math.Min(1, DotProduct(p - v, w - v) / lengthSquared));
var projection = v + t * (w - v);
return Distance(p, projection);
}
public static double Distance(Point a, Point b)
{
return Math.Sqrt(DistanceSquared(a, b));
}
public static double DistanceSquared(Point a, Point b)
{
var d = a - b;
return DotProduct(d, d);
}
public static double DotProduct(Point a, Point b)
{
return (a.X * b.X) + (a.Y * b.Y);
}
N'ayant pas vu d'implémentation Java ici, j'ai donc traduit la fonction Javascript à partir de la réponse acceptée au code Java:
static double sqr(double x) {
return x * x;
}
static double dist2(DoublePoint v, DoublePoint w) {
return sqr(v.x - w.x) + sqr(v.y - w.y);
}
static double distToSegmentSquared(DoublePoint p, DoublePoint v, DoublePoint w) {
double l2 = dist2(v, w);
if (l2 == 0) return dist2(p, v);
double t = ((p.x - v.x) * (w.x - v.x) + (p.y - v.y) * (w.y - v.y)) / l2;
if (t < 0) return dist2(p, v);
if (t > 1) return dist2(p, w);
return dist2(p, new DoublePoint(
v.x + t * (w.x - v.x),
v.y + t * (w.y - v.y)
));
}
static double distToSegment(DoublePoint p, DoublePoint v, DoublePoint w) {
return Math.sqrt(distToSegmentSquared(p, v, w));
}
static class DoublePoint {
public double x;
public double y;
public DoublePoint(double x, double y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}
voir la boîte à outils Matlab GEOMETRY sur le site Web suivant: http://people.sc.fsu.edu/~jburkardt/m_src/geometry/geometry.html
ctrl + f et tapez "segment" pour rechercher les fonctions liées au segment de ligne. vous avez besoin des fonctions "segment_point_dist_2d.m" et "segment_point_dist_3d.m".
Les codes GEOMETRY sont disponibles dans les versions C et C++, ainsi que dans les versions FORTRAN77, FORTRAN90 et MATLAB.
Version WPF:
public class LineSegment
{
private readonly Vector _offset;
private readonly Vector _vector;
public LineSegment(Point start, Point end)
{
_offset = (Vector)start;
_vector = (Vector)(end - _offset);
}
public double DistanceTo(Point pt)
{
var v = (Vector)pt - _offset;
// first, find a projection point on the segment in parametric form (0..1)
var p = (v * _vector) / _vector.LengthSquared;
// and limit it so it lays inside the segment
p = Math.Min(Math.Max(p, 0), 1);
// now, find the distance from that point to our point
return (_vector * p - v).Length;
}
}
Ici, il utilise Swift
/* Distance from a point (p1) to line l1 l2 */
func distanceFromPoint(p: CGPoint, toLineSegment l1: CGPoint, and l2: CGPoint) -> CGFloat {
let A = p.x - l1.x
let B = p.y - l1.y
let C = l2.x - l1.x
let D = l2.y - l1.y
let dot = A * C + B * D
let len_sq = C * C + D * D
let param = dot / len_sq
var xx, yy: CGFloat
if param < 0 || (l1.x == l2.x && l1.y == l2.y) {
xx = l1.x
yy = l1.y
} else if param > 1 {
xx = l2.x
yy = l2.y
} else {
xx = l1.x + param * C
yy = l1.y + param * D
}
let dx = p.x - xx
let dy = p.y - yy
return sqrt(dx * dx + dy * dy)
}
Une solution 2D et 3D
Envisagez un changement de base tel que le segment de ligne devienne (0, 0, 0)-(d, 0, 0) et le point (u, v, 0). La distance la plus courte se produit dans ce plan et est donnée par
u ≤ 0 -> d(A, C)
0 ≤ u ≤ d -> |v|
d ≤ u -> d(B, C)
(distance par rapport à l'une des extrémités ou à la ligne de support, en fonction de la projection sur la ligne. Le locus iso-distance est constitué de deux demi-cercles et de deux segments de ligne.)
Dans l'expression ci-dessus, d est la longueur du segment AB et u, v sont respectivement le produit scalaire et (le module du) produit croisé de AB/d (vecteur unitaire dans la direction de AB) et AC. D'où vectoriel,
AB.AC ≤ 0 -> |AC|
0 ≤ AB.AC ≤ AB² -> |ABxAC|/|AB|
AB² ≤ AB.AC -> |BC|
Implémentation Python Numpy pour le tableau de coordonnées 2D:
import numpy as np
def dist2d(p1, p2, coords):
''' Distance from points to a finite line btwn p1 -> p2 '''
assert coords.ndim == 2 and coords.shape[1] == 2, 'coords is not 2 dim'
dp = p2 - p1
st = dp[0]**2 + dp[1]**2
u = ((coords[:, 0] - p1[0]) * dp[0] + (coords[:, 1] - p1[1]) * dp[1]) / st
u[u > 1.] = 1.
u[u < 0.] = 0.
dx = (p1[0] + u * dp[0]) - coords[:, 0]
dy = (p1[1] + u * dp[1]) - coords[:, 1]
return np.sqrt(dx**2 + dy**2)
# Usage:
p1 = np.array([0., 0.])
p2 = np.array([0., 10.])
# List of coordinates
coords = np.array(
[[0., 0.],
[5., 5.],
[10., 10.],
[20., 20.]
])
d = dist2d(p1, p2, coords)
# Single coordinate
coord = np.array([25., 25.])
d = dist2d(p1, p2, coord[np.newaxis, :])
Voici le code que j'ai fini par écrire. Ce code suppose qu'un point est défini sous la forme de {x:5, y:7}. Notez que ce n'est pas le moyen le plus efficace, mais c'est le code le plus simple et le plus facile à comprendre que j'ai pu créer.
// a, b, and c in the code below are all points
function distance(a, b)
{
var dx = a.x - b.x;
var dy = a.y - b.y;
return Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
}
function Segment(a, b)
{
var ab = {
x: b.x - a.x,
y: b.y - a.y
};
var length = distance(a, b);
function cross(c) {
return ab.x * (c.y-a.y) - ab.y * (c.x-a.x);
};
this.distanceFrom = function(c) {
return Math.min(distance(a,c),
distance(b,c),
Math.abs(cross(c) / length));
};
}
La fonction ci-dessus ne fonctionne pas sur les lignes verticales. Voici une fonction qui fonctionne bien! Ligne avec les points p1, p2. et CheckPoint est 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;
}
Cet algorithme est basé sur la recherche de l'intersection entre la ligne spécifiée et la ligne orthogonale, qui contient le point spécifié, et sur le calcul de sa distance. Dans le cas d'un segment de ligne, nous devons vérifier si l'intersection se situe entre des points du segment de ligne. Si ce n'est pas le cas, la distance minimale est entre le point spécifié et l'un des points de fin du segment de ligne. Ceci est une implémentation en C #.
Double Distance(Point a, Point b)
{
double xdiff = a.X - b.X, ydiff = a.Y - b.Y;
return Math.Sqrt((long)xdiff * xdiff + (long)ydiff * ydiff);
}
Boolean IsBetween(double x, double a, double b)
{
return ((a <= b && x >= a && x <= b) || (a > b && x <= a && x >= b));
}
Double GetDistance(Point pt, Point pt1, Point pt2, out Point intersection)
{
Double a, x, y, R;
if (pt1.X != pt2.X) {
a = (double)(pt2.Y - pt1.Y) / (pt2.X - pt1.X);
x = (a * (pt.Y - pt1.Y) + a * a * pt1.X + pt.X) / (a * a + 1);
y = a * x + pt1.Y - a * pt1.X; }
else { x = pt1.X; y = pt.Y; }
if (IsBetween(x, pt1.X, pt2.X) && IsBetween(y, pt1.Y, pt2.Y)) {
intersection = new Point((int)x, (int)y);
R = Distance(intersection, pt); }
else {
double d1 = Distance(pt, pt1), d2 = Distance(pt, pt2);
if (d1 < d2) { intersection = pt1; R = d1; }
else { intersection = pt2; R = d2; }}
return R;
}
%Matlab solution by Tim from Cody
function ans=distP2S(x0,y0,x1,y1,x2,y2)
% Point is x0,y0
z=complex(x0-x1,y0-y1);
complex(x2-x1,y2-y1);
abs(z-ans*min(1,max(0,real(z/ans))));
J'ai créé un graphique interactif Desmos pour montrer comment y parvenir:
https://www.desmos.com/calculator/kswrm8ddum
Le point rouge est A, le point vert est B et le point C est bleu . Vous pouvez faire glisser les points dans le graphique pour voir les valeurs changer . À gauche, la valeur 's' est la paramètre du segment de droite (c'est-à-dire que s = 0 signifie le point A et s = 1 le point B) . La valeur 'd' est la distance entre le troisième point et la ligne passant par A et B.
MODIFIER:
Une petite idée amusante: la coordonnée (s, d) est la coordonnée du troisième point C dans le système de coordonnées où AB est l’axe x de l’unité et l’axe y est perpendiculaire à AB.
Voici la même chose que la réponse C++ mais portée à Pascal. L'ordre du paramètre de point a changé pour correspondre à mon code mais est la même chose.
function Dot(const p1, p2: PointF): double;
begin
Result := p1.x * p2.x + p1.y * p2.y;
end;
function SubPoint(const p1, p2: PointF): PointF;
begin
result.x := p1.x - p2.x;
result.y := p1.y - p2.y;
end;
function ShortestDistance2(const p,v,w : PointF) : double;
var
l2,t : double;
projection,tt: PointF;
begin
// Return minimum distance between line segment vw and point p
//l2 := length_squared(v, w); // i.e. |w-v|^2 - avoid a sqrt
l2 := Distance(v,w);
l2 := MPower(l2,2);
if (l2 = 0.0) then begin
result:= Distance(p, v); // v == w case
exit;
end;
// 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 := Dot(SubPoint(p,v),SubPoint(w,v)) / l2;
if (t < 0.0) then begin
result := Distance(p, v); // Beyond the 'v' end of the segment
exit;
end
else if (t > 1.0) then begin
result := Distance(p, w); // Beyond the 'w' end of the segment
exit;
end;
//projection := v + t * (w - v); // Projection falls on the segment
tt.x := v.x + t * (w.x - v.x);
tt.y := v.y + t * (w.y - v.y);
result := Distance(p, tt);
end;
Une solution un peu plus propre en JavaScript basée sur cette formule : 
distToSegment: function (point, linePointA, linePointB){
var x0 = point.X;
var y0 = point.Y;
var x1 = linePointA.X;
var y1 = linePointA.Y;
var x2 = linePointB.X;
var y2 = linePointB.Y;
var Dx = (x2 - x1);
var Dy = (y2 - y1);
var numerator = Math.abs(Dy*x0 - Dx*y0 - x1*y2 + x2*y1);
var denominator = Math.sqrt(Dx*Dx + Dy*Dy);
if (denominator == 0) {
return this.dist2(point, linePointA);
}
return numerator/denominator;
}
En voici une basée sur les mathématiques vectorielles; cette solution fonctionnera également pour les dimensions supérieures et indiquera également le point d’intersection (sur le segment de ligne).
def dist(x1,y1,x2,y2,px,py):
a = np.array([[x1,y1]]).T
b = np.array([[x2,y2]]).T
x = np.array([[px,py]]).T
tp = (np.dot(x.T, b) - np.dot(a.T, b)) / np.dot(b.T, b)
tp = tp[0][0]
tmp = x - (a + tp*b)
d = np.sqrt(np.dot(tmp.T,tmp)[0][0])
return d, a+tp*b
x1,y1=2.,2.
x2,y2=5.,5.
px,py=4.,1.
d, inters = dist(x1,y1, x2,y2, px,py)
print (d)
print (inters)
Le résultat est
2.1213203435596424
[[2.5]
[2.5]]
Le calcul est expliqué ici
Je viens de découvrir ceci et j'ai pensé ajouter une implémentation de Lua. Il suppose que les points sont donnés sous forme de tableaux {x = xVal, y = yVal} et que la ligne ou le segment est donné par un tableau contenant deux points (voir l'exemple ci-dessous):
function distance( P1, P2 )
return math.sqrt((P1.x-P2.x)^2 + (P1.y-P2.y)^2)
end
-- Returns false if the point lies beyond the reaches of the segment
function distPointToSegment( line, P )
if line[1].x == line[2].x and line[1].y == line[2].y then
print("Error: Not a line!")
return false
end
local d = distance( line[1], line[2] )
local t = ((P.x - line[1].x)*(line[2].x - line[1].x) + (P.y - line[1].y)*(line[2].y - line[1].y))/(d^2)
local projection = {}
projection.x = line[1].x + t*(line[2].x-line[1].x)
projection.y = line[1].y + t*(line[2].y-line[1].y)
if t >= 0 and t <= 1 then -- within line segment?
return distance( projection, {x=P.x, y=P.y} )
else
return false
end
end
-- Returns value even if point is further down the line (outside segment)
function distPointToLine( line, P )
if line[1].x == line[2].x and line[1].y == line[2].y then
print("Error: Not a line!")
return false
end
local d = distance( line[1], line[2] )
local t = ((P.x - line[1].x)*(line[2].x - line[1].x) + (P.y - line[1].y)*(line[2].y - line[1].y))/(d^2)
local projection = {}
projection.x = line[1].x + t*(line[2].x-line[1].x)
projection.y = line[1].y + t*(line[2].y-line[1].y)
return distance( projection, {x=P.x, y=P.y} )
end
Exemple d'utilisation:
local P1 = {x = 0, y = 0}
local P2 = {x = 10, y = 10}
local line = { P1, P2 }
local P3 = {x = 7, y = 15}
print(distPointToLine( line, P3 )) -- prints 5.6568542494924
print(distPointToSegment( line, P3 )) -- prints false
Si c'est une ligne infinie, pas un segment, le moyen le plus simple est le suivant (en Ruby), où mx + b est la ligne et (x1, y1) le point connu.
(y1 - mx1 - b).abs / Math.sqrt(m**2 + 1)
En javascript en utilisant la géométrie:
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);
Je voulais faire cela en GLSL, mais il vaut mieux éviter toutes ces conditions si possible. Utiliser clamp () évite les deux cas extrêmes:
// find closest point to P on line segment AB:
vec3 closest_point_on_line_segment(in vec3 P, in vec3 A, in vec3 B) {
vec3 AP = P - A, AB = B - A;
float l = dot(AB, AB);
if (l <= 0.0000001) return A; // A and B are practically the same
return AP - AB*clamp(dot(AP, AB)/l, 0.0, 1.0); // do the projection
}
Si vous pouvez être sûr que A et B ne sont jamais très proches l'un de l'autre, cela peut être simplifié pour supprimer le if (). En fait, même si A et B sont identiques, mon GPU donne toujours le bon résultat avec cette version sans condition (mais cela utilise la version antérieure à OpenGL 4.1 dans laquelle la division GLSL par zéro n'est pas définie):
// find closest point to P on line segment AB:
vec3 closest_point_on_line_segment(in vec3 P, in vec3 A, in vec3 B) {
vec3 AP = P - A, AB = B - A;
return AP - AB*clamp(dot(AP, AB)/dot(AB, AB), 0.0, 1.0);
}
Pour calculer la distance est trivial - GLSL fournit une fonction distance () que vous pouvez utiliser sur ce point le plus proche et sur P.
Inspiré par Code d'Iñigo Quilez pour une fonction de distance capsule
dans R
#distance beetween segment ab and point c in 2D space
getDistance_ort_2 <- function(a, b, c){
#go to complex numbers
A<-c(a[1]+1i*a[2],b[1]+1i*b[2])
q=c[1]+1i*c[2]
#function to get coefficients of line (ab)
getAlphaBeta <- function(A)
{ a<-Re(A[2])-Re(A[1])
b<-Im(A[2])-Im(A[1])
ab<-as.numeric()
ab[1] <- -Re(A[1])*b/a+Im(A[1])
ab[2] <-b/a
if(Im(A[1])==Im(A[2])) ab<- c(Im(A[1]),0)
if(Re(A[1])==Re(A[2])) ab <- NA
return(ab)
}
#function to get coefficients of line ortogonal to line (ab) which goes through point q
getAlphaBeta_ort<-function(A,q)
{ ab <- getAlphaBeta(A)
coef<-c(Re(q)/ab[2]+Im(q),-1/ab[2])
if(Re(A[1])==Re(A[2])) coef<-c(Im(q),0)
return(coef)
}
#function to get coordinates of interception point
#between line (ab) and its ortogonal which goes through point q
getIntersection_ort <- function(A, q){
A.ab <- getAlphaBeta(A)
q.ab <- getAlphaBeta_ort(A,q)
if (!is.na(A.ab[1])&A.ab[2]==0) {
x<-Re(q)
y<-Im(A[1])}
if (is.na(A.ab[1])) {
x<-Re(A[1])
y<-Im(q)
}
if (!is.na(A.ab[1])&A.ab[2]!=0) {
x <- (q.ab[1] - A.ab[1])/(A.ab[2] - q.ab[2])
y <- q.ab[1] + q.ab[2]*x}
xy <- x + 1i*y
return(xy)
}
intersect<-getIntersection_ort(A,q)
if ((Mod(A[1]-intersect)+Mod(A[2]-intersect))>Mod(A[1]-A[2])) {dist<-min(Mod(A[1]-q),Mod(A[2]-q))
} else dist<-Mod(q-intersect)
return(dist)
}
Voici une version Delphi/Pascal autonome de la fonction basée sur la réponse de Joshua ci-dessus. Utilise TPoint pour les graphiques d’écran VCL, mais doit être facile à ajuster si nécessaire.
function DistancePtToSegment( pt, pt1, pt2: TPoint): double;
var
a, b, c, d: double;
len_sq: double;
param: double;
xx, yy: double;
dx, dy: double;
begin
a := pt.x - pt1.x;
b := pt.y - pt1.y;
c := pt2.x - pt1.x;
d := pt2.y - pt1.y;
len_sq := (c * c) + (d * d);
param := -1;
if (len_sq <> 0) then
begin
param := ((a * c) + (b * d)) / len_sq;
end;
if param < 0 then
begin
xx := pt1.x;
yy := pt1.y;
end
else if param > 1 then
begin
xx := pt2.x;
yy := pt2.y;
end
else begin
xx := pt1.x + param * c;
yy := pt1.y + param * d;
end;
dx := pt.x - xx;
dy := pt.y - yy;
result := sqrt( (dx * dx) + (dy * dy))
end;
Identique à cette réponse , sauf en Visual Basic. Le rend utilisable en tant que fonction définie par l'utilisateur dans Microsoft Excel et VBA/macros.
La fonction renvoie la distance la plus proche du point (x, y) au segment défini par (x1, y1) et (x2, y2).
Function DistanceToSegment(x As Double, y As Double, x1 As Double, y1 As Double, x2 As Double, y2 As Double)
Dim A As Double
A = x - x1
Dim B As Double
B = y - y1
Dim C As Double
C = x2 - x1
Dim D As Double
D = y2 - y1
Dim dot As Double
dot = A * C + B * D
Dim len_sq As Double
len_sq = C * C + D * D
Dim param As Double
param = -1
If (len_sq <> 0) Then
param = dot / len_sq
End If
Dim xx As Double
Dim yy As Double
If (param < 0) Then
xx = x1
yy = y1
ElseIf (param > 1) Then
xx = x2
yy = y2
Else
xx = x1 + param * C
yy = y1 + param * D
End If
Dim dx As Double
dx = x - xx
Dim dy As Double
dy = y - yy
DistanceToSegment = Math.Sqr(dx * dx + dy * dy)
End Function
Version GLSL:
// 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);
}
Lua: Trouve la distance minimale entre un segment de ligne (et non la ligne entière) et un point
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
Cette réponse est basée sur la solution JavaScript de réponse acceptée ..... Elle est principalement formatée de manière plus agréable, avec des noms de fonction plus longs et, bien sûr, une syntaxe de fonction plus courte car elle est dans ES6 + CoffeeScript.
Version JavaScript (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));
}
Version CoffeeScript
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))
Version Eigen C++ pour segment de ligne 3D et point
// Return minimum distance between line segment: head--->tail and point
double MinimumDistance(Eigen::Vector3d head, Eigen::Vector3d tail,Eigen::Vector3d point)
{
double l2 = std::pow((head - tail).norm(),2);
if(l2 ==0.0) return (head - point).norm();// head == tail case
// Consider the line extending the segment, parameterized as head + t (tail - point).
// We find projection of point onto the line.
// It falls where t = [(point-head) . (tail-head)] / |tail-head|^2
// We clamp t from [0,1] to handle points outside the segment head--->tail.
double t = max(0,min(1,(point-head).dot(tail-head)/l2));
Eigen::Vector3d projection = head + t*(tail-head);
return (point - projection).norm();
}
la réponse acceptée ne fonctionne pas (par exemple, la distance entre 0,0 et (-10,2,10,2) devrait être de 2).
voici le code qui fonctionne:
def dist2line2(x,y,line):
x1,y1,x2,y2=line
vx = x1 - x
vy = y1 - y
ux = x2-x1
uy = y2-y1
length = ux * ux + uy * uy
det = (-vx * ux) + (-vy * uy) #//if this is < 0 or > length then its outside the line segment
if det < 0:
return (x1 - x)**2 + (y1 - y)**2
if det > length:
return (x2 - x)**2 + (y2 - y)**2
det = ux * vy - uy * vx
return det**2 / length
def dist2line(x,y,line): return math.sqrt(dist2line2(x,y,line))
Mise en œuvre directe Matlab 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