2 개의 세그먼트가 교차하는지 어떻게 확인할 수 있습니까?
다음 데이터가 있습니다.
Segment1 [ {x1,y1}, {x2,y2} ]
Segment2 [ {x1,y1}, {x2,y2} ]
두 줄이 교차하는지 감지하기 위해 Python으로 작은 알고리즘을 작성해야합니다.
답변:
선의 방정식은 다음과 같습니다.
f(x) = A*x + b = y
세그먼트의 경우 x가 구간 I에 포함된다는 점을 제외하면 정확히 동일합니다.
두 개의 세그먼트가있는 경우 다음과 같이 정의됩니다.
Segment1 = {(X1, Y1), (X2, Y2)}
Segment2 = {(X3, Y3), (X4, Y4)}
잠재적 교차점 (Xa, Ya)의 abcisse Xa는 다음과 같이 정의 된 간격 I1 및 I2 모두에 포함되어야합니다.
I1 = [min(X1,X2), max(X1,X2)]
I2 = [min(X3,X4), max(X3,X4)]
그리고 우리는 Xa가 다음에 포함되어 있다고 말할 수 있습니다.
Ia = [max( min(X1,X2), min(X3,X4) ),
min( max(X1,X2), max(X3,X4) )]
이제이 간격 Ia가 존재하는지 확인해야합니다.
if (max(X1,X2) < min(X3,X4)):
return False # There is no mutual abcisses
그래서, 우리는 두 줄 공식과 상호 간격을 가지고 있습니다. 라인 공식은 다음과 같습니다.
f1(x) = A1*x + b1 = y
f2(x) = A2*x + b2 = y
세그먼트별로 두 점을 얻었으므로 A1, A2, b1 및 b2를 결정할 수 있습니다.
A1 = (Y1-Y2)/(X1-X2) # Pay attention to not dividing by zero
A2 = (Y3-Y4)/(X3-X4) # Pay attention to not dividing by zero
b1 = Y1-A1*X1 = Y2-A1*X2
b2 = Y3-A2*X3 = Y4-A2*X4
세그먼트가 평행 한 경우 A1 == A2 :
if (A1 == A2):
return False # Parallel segments
두 줄에있는 점 (Xa, Ya)은 두 공식 f1과 f2를 모두 확인해야합니다.
Ya = A1 * Xa + b1
Ya = A2 * Xa + b2
A1 * Xa + b1 = A2 * Xa + b2
Xa = (b2 - b1) / (A1 - A2) # Once again, pay attention to not dividing by zero
마지막으로 할 일은 Xa가 Ia에 포함되어 있는지 확인하는 것입니다.
if ( (Xa < max( min(X1,X2), min(X3,X4) )) or
(Xa > min( max(X1,X2), max(X3,X4) )) ):
return False # intersection is out of bound
else:
return True
이 외에도 시작시 제공된 4 개의 포인트 중 2 개가 모든 테스트를 피하기 위해 동일하지 않은지 확인할 수 있습니다.
사용자 @ i_4_got 은 Python에서 매우 효율적인 솔루션 으로이 페이지 를 가리 킵니다 . 편의를 위해 여기에서 재현합니다 (여기에 있으면 행복하게 만들었 기 때문에).
def ccw(A,B,C):
return (C.y-A.y) * (B.x-A.x) > (B.y-A.y) * (C.x-A.x)
# Return true if line segments AB and CD intersect
def intersect(A,B,C,D):
return ccw(A,C,D) != ccw(B,C,D) and ccw(A,B,C) != ccw(A,B,D)
정확하게 계산할 필요는 없습니다. 세그먼트가 교차 위치를 교차 하는지 여부 만 이해 하면됩니다. 이것은 솔루션을 단순화합니다.
아이디어는 하나의 세그먼트를 "앵커"로 취급하고 두 번째 세그먼트를 2 개의 점으로 분리하는 것입니다.
이제 "고정 된"세그먼트 (OnLeft, OnRight 또는 동일 선상)에 대한 각 지점의 상대적 위치를 찾아야합니다.
두 점에 대해 이렇게 한 후 점 중 하나가 OnLeft이고 다른 점이 OnRight인지 확인합니다 (또는 부적절한 교차점도 포함하려는 경우 동일 선상 위치를 포함 ).
그런 다음 앵커 및 분리 된 세그먼트의 역할로 프로세스를 반복해야합니다.
교차점은 점 중 하나가 OnLeft이고 다른 하나가 OnRight 인 경우에만 존재합니다. 가능한 각 사례에 대한 예제 이미지와 함께 자세한 설명 은 이 링크 를 참조하십시오 .
이러한 방법을 구현하는 것은 교차점을 찾는 방법을 실제로 구현하는 것보다 훨씬 쉽습니다 (여러분이 처리해야하는 많은 코너 케이스를 감안할 때).
최신 정보
다음 함수는 아이디어를 설명해야합니다 (출처 : Computational Geometry in C ).
비고 : 이 샘플에서는 정수 사용을 가정합니다. 대신 부동 소수점 표현을 사용하는 경우 (분명히 복잡 할 수 있음) 일부 엡실론 값을 결정하여 "동등"을 나타내야합니다 (대부분 IsCollinear
평가 용).
// points "a" and "b" forms the anchored segment.
// point "c" is the evaluated point
bool IsOnLeft(Point a, Point b, Point c)
{
return Area2(a, b, c) > 0;
}
bool IsOnRight(Point a, Point b, Point c)
{
return Area2(a, b, c) < 0;
}
bool IsCollinear(Point a, Point b, Point c)
{
return Area2(a, b, c) == 0;
}
// calculates the triangle's size (formed by the "anchor" segment and additional point)
int Area2(Point a, Point b, Point c)
{
return (b.X - a.X) * (c.Y - a.Y) -
(c.X - a.X) * (b.Y - a.Y);
}
물론 이러한 기능을 사용할 때 각 세그먼트가 다른 세그먼트 "사이"에 있는지 확인해야합니다 (이들은 무한 선이 아니라 유한 세그먼트이기 때문입니다).
또한 이러한 기능을 사용하면 교차로 가 적절 하거나 부적절한 지 여부를 이해할 수 있습니다 .
두 세그먼트에 끝점 A, B 및 C, D가 있다고 가정합니다. 교차를 결정하는 수치 적으로 강력한 방법은 네 가지 행렬식의 부호를 확인하는 것입니다.
| Ax-Cx Bx-Cx | | Ax-Dx Bx-Dx |
| Ay-Cy By-Cy | | Ay-Dy By-Dy |
| Cx-Ax Dx-Ax | | Cx-Bx Dx-Bx |
| Cy-Ay Dy-Ay | | Cy-By Dy-By |
교차의 경우 왼쪽에있는 각 행렬식은 오른쪽에있는 것과 반대되는 부호를 가져야하지만 두 선 사이에 관계가있을 필요는 없습니다. 기본적으로 세그먼트의 각 점이 다른 세그먼트에 의해 정의 된 선의 반대편에 있는지 확인하기 위해 다른 세그먼트에 대해 확인합니다.
여기를 참조하십시오 : http://www.cs.cmu.edu/~quake/robust.html
방법을 사용하여 Shapely 라이브러리를 사용 하면 선 세그먼트가 교차하는지 확인하는 것이 매우 쉽습니다 intersects
.
from shapely.geometry import LineString
line = LineString([(0, 0), (1, 1)])
other = LineString([(0, 1), (1, 0)])
print(line.intersects(other))
# True
line = LineString([(0, 0), (1, 1)])
other = LineString([(0, 1), (1, 2)])
print(line.intersects(other))
# False
Liran 과 Grumdrig의 훌륭한 답변을 바탕으로 닫힌 세그먼트가 교차 하는지 확인하는 완전한 Python 코드가 있습니다. 동일 선상 세그먼트, Y 축에 평행 한 세그먼트, 세그먼트 퇴화 (악마가 자세히 설명 됨)에 대해 작동합니다. 정수 좌표를 가정합니다. 부동 소수점 좌표는 점 동등성 테스트를 수정해야합니다.
def side(a,b,c):
""" Returns a position of the point c relative to the line going through a and b
Points a, b are expected to be different
"""
d = (c[1]-a[1])*(b[0]-a[0]) - (b[1]-a[1])*(c[0]-a[0])
return 1 if d > 0 else (-1 if d < 0 else 0)
def is_point_in_closed_segment(a, b, c):
""" Returns True if c is inside closed segment, False otherwise.
a, b, c are expected to be collinear
"""
if a[0] < b[0]:
return a[0] <= c[0] and c[0] <= b[0]
if b[0] < a[0]:
return b[0] <= c[0] and c[0] <= a[0]
if a[1] < b[1]:
return a[1] <= c[1] and c[1] <= b[1]
if b[1] < a[1]:
return b[1] <= c[1] and c[1] <= a[1]
return a[0] == c[0] and a[1] == c[1]
#
def closed_segment_intersect(a,b,c,d):
""" Verifies if closed segments a, b, c, d do intersect.
"""
if a == b:
return a == c or a == d
if c == d:
return c == a or c == b
s1 = side(a,b,c)
s2 = side(a,b,d)
# All points are collinear
if s1 == 0 and s2 == 0:
return \
is_point_in_closed_segment(a, b, c) or is_point_in_closed_segment(a, b, d) or \
is_point_in_closed_segment(c, d, a) or is_point_in_closed_segment(c, d, b)
# No touching and on the same side
if s1 and s1 == s2:
return False
s1 = side(c,d,a)
s2 = side(c,d,b)
# No touching and on the same side
if s1 and s1 == s2:
return False
return True
다음은 내적을 사용하는 솔루션입니다.
# assumes line segments are stored in the format [(x0,y0),(x1,y1)]
def intersects(s0,s1):
dx0 = s0[1][0]-s0[0][0]
dx1 = s1[1][0]-s1[0][0]
dy0 = s0[1][1]-s0[0][1]
dy1 = s1[1][1]-s1[0][1]
p0 = dy1*(s1[1][0]-s0[0][0]) - dx1*(s1[1][1]-s0[0][1])
p1 = dy1*(s1[1][0]-s0[1][0]) - dx1*(s1[1][1]-s0[1][1])
p2 = dy0*(s0[1][0]-s1[0][0]) - dx0*(s0[1][1]-s1[0][1])
p3 = dy0*(s0[1][0]-s1[1][0]) - dx0*(s0[1][1]-s1[1][1])
return (p0*p1<=0) & (p2*p3<=0)
다음은 Desmos의 시각화입니다 : Line Segment Intersection
두 개의 선분이 있습니다. 끝점 A 및 B로 한 세그먼트를 정의하고 끝점 C 및 D로 두 번째 세그먼트를 정의합니다. 세그먼트 경계 내에서 교차해야 함을 보여주는 좋은 방법이 있습니다. (선 자체가 세그먼트 경계를 넘어 교차 할 수 있으므로주의해야합니다. 좋은 코드는 평행선도 감시합니다.)
요령은 점 A와 B가 선 CD의 반대편에 있고 점 C와 D가 선 AB의 반대편에 있어야한다는 것을 테스트하는 것입니다.
이것은 숙제이므로 명시적인 해결책을주지 않겠습니다. 그러나 선의 어느쪽에 점이 있는지 확인하는 간단한 테스트는 내적을 사용하는 것입니다. 따라서 주어진 선 CD에 대해 해당 선에 대한 법선 벡터를 계산합니다 (N_C라고 부릅니다.) 이제 다음 두 결과의 부호를 테스트하기 만하면됩니다.
dot(A-C,N_C)
과
dot(B-C,N_C)
이러한 결과에 반대 부호가있는 경우 A와 B는 선 CD의 반대편입니다. 이제 다른 라인 AB에 대해 동일한 테스트를 수행하십시오. 그것은 법선 벡터 N_A를 가지고 있습니다. 징후 비교
dot(C-A,N_A)
과
dot(D-A,N_A)
법선 벡터를 계산하는 방법을 알아 내기 위해 맡기겠습니다. (2-d에서는 사소한 일이지만 코드에서 A와 B가 서로 다른 점인지에 대해 걱정할까요? 마찬가지로 C와 D가 서로 다른가요?)
동일한 무한 선을 따라 놓이는 선분 또는 한 점이 실제로 다른 선분 자체에 속하는지 여전히 걱정할 필요가 있습니다. 좋은 코드는 가능한 모든 문제를 해결합니다.
다음은 두 점이 선분의 반대편에 있는지 확인하는 C 코드입니다. 이 코드를 사용하면 두 세그먼트가 교차하는지 확인할 수 있습니다.
// true if points p1, p2 lie on the opposite sides of segment s1--s2
bool oppositeSide (Point2f s1, Point2f s2, Point2f p1, Point2f p2) {
//calculate normal to the segment
Point2f vec = s1-s2;
Point2f normal(vec.y, -vec.x); // no need to normalize
// vectors to the points
Point2f v1 = p1-s1;
Point2f v2 = p2-s1;
// compare signs of the projections of v1, v2 onto the normal
float proj1 = v1.dot(normal);
float proj2 = v2.dot(normal);
if (proj1==0 || proj2==0)
cout<<"collinear points"<<endl;
return(SIGN(proj1) != SIGN(proj2));
}
다음은 닫힌 세그먼트가 교차하는지 확인하는 또 다른 파이썬 코드입니다. http://www.cdn.geeksforgeeks.org/check-if-two-given-line-segments-intersect/ 에있는 C ++ 코드의 재 작성된 버전입니다 . 이 구현은 모든 특수한 경우 (예 : 동일 선상에있는 모든 점)를 다룹니다.
def on_segment(p, q, r):
'''Given three colinear points p, q, r, the function checks if
point q lies on line segment "pr"
'''
if (q[0] <= max(p[0], r[0]) and q[0] >= min(p[0], r[0]) and
q[1] <= max(p[1], r[1]) and q[1] >= min(p[1], r[1])):
return True
return False
def orientation(p, q, r):
'''Find orientation of ordered triplet (p, q, r).
The function returns following values
0 --> p, q and r are colinear
1 --> Clockwise
2 --> Counterclockwise
'''
val = ((q[1] - p[1]) * (r[0] - q[0]) -
(q[0] - p[0]) * (r[1] - q[1]))
if val == 0:
return 0 # colinear
elif val > 0:
return 1 # clockwise
else:
return 2 # counter-clockwise
def do_intersect(p1, q1, p2, q2):
'''Main function to check whether the closed line segments p1 - q1 and p2
- q2 intersect'''
o1 = orientation(p1, q1, p2)
o2 = orientation(p1, q1, q2)
o3 = orientation(p2, q2, p1)
o4 = orientation(p2, q2, q1)
# General case
if (o1 != o2 and o3 != o4):
return True
# Special Cases
# p1, q1 and p2 are colinear and p2 lies on segment p1q1
if (o1 == 0 and on_segment(p1, p2, q1)):
return True
# p1, q1 and p2 are colinear and q2 lies on segment p1q1
if (o2 == 0 and on_segment(p1, q2, q1)):
return True
# p2, q2 and p1 are colinear and p1 lies on segment p2q2
if (o3 == 0 and on_segment(p2, p1, q2)):
return True
# p2, q2 and q1 are colinear and q1 lies on segment p2q2
if (o4 == 0 and on_segment(p2, q1, q2)):
return True
return False # Doesn't fall in any of the above cases
다음은 작동하는지 확인하는 테스트 기능입니다.
import matplotlib.pyplot as plt
def test_intersect_func():
p1 = (1, 1)
q1 = (10, 1)
p2 = (1, 2)
q2 = (10, 2)
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([p1[0], q1[0]], [p1[1], q1[1]], 'x-')
ax.plot([p2[0], q2[0]], [p2[1], q2[1]], 'x-')
print(do_intersect(p1, q1, p2, q2))
p1 = (10, 0)
q1 = (0, 10)
p2 = (0, 0)
q2 = (10, 10)
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([p1[0], q1[0]], [p1[1], q1[1]], 'x-')
ax.plot([p2[0], q2[0]], [p2[1], q2[1]], 'x-')
print(do_intersect(p1, q1, p2, q2))
p1 = (-5, -5)
q1 = (0, 0)
p2 = (1, 1)
q2 = (10, 10)
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([p1[0], q1[0]], [p1[1], q1[1]], 'x-')
ax.plot([p2[0], q2[0]], [p2[1], q2[1]], 'x-')
print(do_intersect(p1, q1, p2, q2))
p1 = (0, 0)
q1 = (1, 1)
p2 = (1, 1)
q2 = (10, 10)
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([p1[0], q1[0]], [p1[1], q1[1]], 'x-')
ax.plot([p2[0], q2[0]], [p2[1], q2[1]], 'x-')
print(do_intersect(p1, q1, p2, q2))
closed_segment_intersect()
테스트 코드에서 정의되지 않았습니다.
세그먼트 AB 및 CD의 경우 CD의 기울기를 찾습니다.
slope=(Dy-Cy)/(Dx-Cx)
CD를 A와 B 위로 확장하고 CD까지 똑바로 올라갑니다.
dist1=slope*(Cx-Ax)+Ay-Cy
dist2=slope*(Dx-Ax)+Ay-Dy
그들이 반대편에 있는지 확인하십시오
return dist1*dist2<0
선의 교차점을 찾고 싶다는 말을하지 않기 때문에 문제 해결이 더 간단 해집니다. 교차점이 필요하다면 OMG_peanuts 의 답 이 더 빠른 접근입니다. 그러나 선이 교차하는지 여부를 확인하려면 선 방정식 (ax + by + c = 0)을 사용하면됩니다. 접근 방식은 다음과 같습니다.
세그먼트 1과 세그먼트 2의 두 선분으로 시작하겠습니다.
segment1 = [[x1,y1], [x2,y2]]
segment2 = [[x3,y3], [x4,y4]]
두 개의 선 세그먼트가 길이가 0이 아닌 선과 별개의 세그먼트인지 확인합니다.
여기서부터는 두 세그먼트가 길이가 0이 아니고 구별된다고 가정합니다. 각 선분에 대해 선의 기울기를 계산 한 다음 ax + by + c = 0의 형태로 직선의 방정식을 얻습니다. 이제 두 점에 대해 f = ax + by + c 값을 계산합니다. 다른 선분 (다른 선분에 대해서도 반복).
a2 = (y3-y4)/(x3-x4);
b1 = -1;
b2 = -1;
c1 = y1 - a1*x1;
c2 = y3 - a2*x3;
// using the sign function from numpy
f1_1 = sign(a1*x3 + b1*y3 + c1);
f1_2 = sign(a1*x4 + b1*y4 + c1);
f2_1 = sign(a2*x1 + b2*y1 + c2);
f2_2 = sign(a2*x2 + b2*y2 + c2);
이제 남은 것은 다른 경우뿐입니다. 어떤 점에 대해 f = 0이면 두 선이 한 점에 닿습니다. f1_1과 f1_2가 같거나 f2_1과 f2_2가 같으면 선이 교차하지 않습니다. f1_1과 f1_2가 같지 않고 f2_1과 f2_2가 같지 않으면 선 세그먼트가 교차합니다. 접하는 선을 "교차"로 간주할지 여부에 따라 조건을 조정할 수 있습니다.
a1
되지 않으며 직교 선에 대해서는 작동하지 않습니다.
벡터를 사용하여이 문제를 해결할 수도 있습니다.
세그먼트를 [start, end]
. 이 개 같은 세그먼트를 감안 [A, B]
하고 [C, D]
모두 제로가 아닌 길이를 가지고, 우리는 우리가 세 벡터를 얻을 수 있도록 엔드 포인트 중 하나가 기준점으로 사용하도록 선택할 수 있습니다 :
x = 0
y = 1
p = A-C = [C[x]-A[x], C[y]-A[y]]
q = B-A = [B[x]-A[x], B[y]-A[y]]
r = D-C = [D[x]-C[x], D[y]-C[y]]
거기에서 우리는에서 t와 u를 계산하여 교차점을 찾을 수 있습니다 p + t*r = u*q
. 방정식을 조금 가지고 놀아 보면 다음과 같은 결과를 얻게됩니다.
t = (q[y]*p[x] - q[x]*p[y])/(q[x]*r[y] - q[y]*r[x])
u = (p[x] + t*r[x])/q[x]
따라서 기능은 다음과 같습니다.
def intersects(a, b):
p = [b[0][0]-a[0][0], b[0][1]-a[0][1]]
q = [a[1][0]-a[0][0], a[1][1]-a[0][1]]
r = [b[1][0]-b[0][0], b[1][1]-b[0][1]]
t = (q[1]*p[0] - q[0]*p[1])/(q[0]*r[1] - q[1]*r[0]) \
if (q[0]*r[1] - q[1]*r[0]) != 0 \
else (q[1]*p[0] - q[0]*p[1])
u = (p[0] + t*r[0])/q[0] \
if q[0] != 0 \
else (p[1] + t*r[1])/q[1]
return t >= 0 and t <= 1 and u >= 0 and u <= 1
이것은 선 교차점과 교차점이 발생하는 위치를 확인하는 제 방법입니다. x1 ~ x4 및 y1 ~ y4를 사용할 수 있습니다.
Segment1 = {(X1, Y1), (X2, Y2)}
Segment2 = {(X3, Y3), (X4, Y4)}
그런 다음이를 표현할 벡터가 필요합니다.
dx1 = X2 - X1
dx2 = X4 - X4
dy1 = Y2 - Y1
dy2 = Y4 - Y3
이제 우리는 행렬식을 봅니다.
det = dx1 * dy2 - dx2 * dy1
행렬식이 0.0이면 선 세그먼트가 평행합니다. 이것은 그들이 겹치는 것을 의미 할 수 있습니다. 끝점에서만 겹치는 경우 하나의 교차 솔루션이 있습니다. 그렇지 않으면 무한한 해결책이있을 것입니다. 무한히 많은 솔루션을 사용할 때 교차점은 무엇입니까? 그래서 이것은 흥미로운 특별한 경우입니다. 선이 겹칠 수 없다는 것을 미리 알고 있다면, 그 선이 det == 0.0
교차하지 않고 끝났다고 말하면됩니다. 그렇지 않으면 계속할 수 있습니다.
dx3 = X3 - X1
dy3 = Y3 - Y1
det1 = dx1 * dy3 - dx3 * dy1
det2 = dx2 * dy3 - dx3 * dy2
이제 det, det1 및 det2가 모두 0이면 선이 동일 선상에 있고 겹칠 수 있습니다. det가 0이지만 det1 또는 det2가 아닌 경우 동일 선상에 있지 않지만 평행하므로 교차가 없습니다. 따라서 det가 0이면 남은 것은 2D가 아닌 1D 문제입니다. dx1이 0인지 아닌지에 따라 두 가지 방법 중 하나를 확인해야합니다 (그래서 0으로 나누는 것을 피할 수 있습니다). dx1이 0이면 아래 x가 아닌 y 값으로 동일한 논리를 수행하십시오.
s = X3 / dx1
t = X4 / dx1
이것은 두 개의 스케일러를 계산하는데, 벡터 (dx1, dy1)를 s로 스케일하면 점 (x3, y3)을 얻고 t로 (x4, y4)를 얻습니다. 따라서 s 또는 t가 0.0과 1.0 사이이면 점 3 또는 4가 첫 번째 선에 있습니다. 음수는 점이 벡터의 시작 뒤에 있음을 의미하고> 1.0은 벡터의 끝보다 더 앞서 있음을 의미합니다. 0.0은 (x1, y1)에 있음을 의미하고 1.0은 (x2, y2)에 있음을 의미합니다. s와 t가 모두 <0.0이거나 둘 다> 1.0이면 교차하지 않습니다. 그리고 그것은 평행선 특별한 경우를 처리합니다.
자, det != 0.0
그렇다면
s = det1 / det
t = det2 / det
if (s < 0.0 || s > 1.0 || t < 0.0 || t > 1.0)
return false // no intersect
이것은 위에서 실제로했던 것과 유사합니다. 이제 위의 테스트를 통과하면 선 세그먼트가 교차하고 다음과 같이 매우 쉽게 교차를 계산할 수 있습니다.
Ix = X1 + t * dx1
Iy = Y1 + t * dy1
수학이하는 일에 대해 더 깊이 파고 싶다면 Cramer의 규칙을 살펴보십시오.
Georgy 의 대답 은 지금까지 구현하기 가장 깔끔합니다. brycboe 예제는 단순하지만 공선성에 문제가 있었기 때문에 이것을 추적해야했습니다.
테스트 용 코드 :
#!/usr/bin/python
#
# Notes on intersection:
#
# https://bryceboe.com/2006/10/23/line-segment-intersection-algorithm/
#
# /programming/3838329/how-can-i-check-if-two-segments-intersect
from shapely.geometry import LineString
class Point:
def __init__(self,x,y):
self.x = x
self.y = y
def ccw(A,B,C):
return (C.y-A.y)*(B.x-A.x) > (B.y-A.y)*(C.x-A.x)
def intersect(A,B,C,D):
return ccw(A,C,D) != ccw(B,C,D) and ccw(A,B,C) != ccw(A,B,D)
def ShapelyIntersect(A,B,C,D):
return LineString([(A.x,A.y),(B.x,B.y)]).intersects(LineString([(C.x,C.y),(D.x,D.y)]))
a = Point(0,0)
b = Point(0,1)
c = Point(1,1)
d = Point(1,0)
'''
Test points:
b(0,1) c(1,1)
a(0,0) d(1,0)
'''
# F
print(intersect(a,b,c,d))
# T
print(intersect(a,c,b,d))
print(intersect(b,d,a,c))
print(intersect(d,b,a,c))
# F
print(intersect(a,d,b,c))
# same end point cases:
print("same end points")
# F - not intersected
print(intersect(a,b,a,d))
# T - This shows as intersected
print(intersect(b,a,a,d))
# F - this does not
print(intersect(b,a,d,a))
# F - this does not
print(intersect(a,b,d,a))
print("same end points, using shapely")
# T
print(ShapelyIntersect(a,b,a,d))
# T
print(ShapelyIntersect(b,a,a,d))
# T
print(ShapelyIntersect(b,a,d,a))
# T
print(ShapelyIntersect(a,b,d,a))
데이터가 선을 정의하는 경우 평행하지 않다는 것을 증명해야합니다. 이를 위해 다음을 계산할 수 있습니다.
alpha = float(y2 - y1) / (x2 - x1).
이 계수가 Line1과 Line2 모두에 대해 같으면 선이 평행하다는 것을 의미합니다. 그렇지 않은 경우 교차한다는 의미입니다.
그것들이 평행하다면, 그것들이 같지 않다는 것을 증명해야합니다. 이를 위해
beta = y1 - alpha*x1
베타가 Line1과 Line2에 대해 같으면 선이 같기 때문에 선이 교차한다는 의미입니다.
세그먼트 인 경우 각 라인에 대해 위에서 설명한대로 알파 및 베타를 계산해야합니다. 그런 다음 (beta1-beta2) / (alpha1-alpha2)가 Min (x1_line1, x2_line1)보다 크고 Max (x1_line1, x2_line1)보다 작은 지 확인해야합니다.
이것이 제가 AS3에 대해 얻은 것입니다. 파이썬에 대해 많이 모르지만 개념이 있습니다.
public function getIntersectingPointF($A:Point, $B:Point, $C:Point, $D:Point):Number {
var A:Point = $A.clone();
var B:Point = $B.clone();
var C:Point = $C.clone();
var D:Point = $D.clone();
var f_ab:Number = (D.x - C.x) * (A.y - C.y) - (D.y - C.y) * (A.x - C.x);
// are lines parallel
if (f_ab == 0) { return Infinity };
var f_cd:Number = (B.x - A.x) * (A.y - C.y) - (B.y - A.y) * (A.x - C.x);
var f_d:Number = (D.y - C.y) * (B.x - A.x) - (D.x - C.x) * (B.y - A.y);
var f1:Number = f_ab/f_d
var f2:Number = f_cd / f_d
if (f1 == Infinity || f1 <= 0 || f1 >= 1) { return Infinity };
if (f2 == Infinity || f2 <= 0 || f2 >= 1) { return Infinity };
return f1;
}
public function getIntersectingPoint($A:Point, $B:Point, $C:Point, $D:Point):Point
{
var f:Number = getIntersectingPointF($A, $B, $C, $D);
if (f == Infinity || f <= 0 || f >= 1) { return null };
var retPoint:Point = Point.interpolate($A, $B, 1 - f);
return retPoint.clone();
}
JAVA에서 구현되었습니다. 그러나 동일 선상 선 (일명 서로간에 존재하는 선분 L1 (0,0) (10,10) L2 (1,1) (2,2))에서는 작동하지 않는 것 같습니다.
public class TestCode
{
public class Point
{
public double x = 0;
public double y = 0;
public Point(){}
}
public class Line
{
public Point p1, p2;
public Line( double x1, double y1, double x2, double y2)
{
p1 = new Point();
p2 = new Point();
p1.x = x1;
p1.y = y1;
p2.x = x2;
p2.y = y2;
}
}
//line segments
private static Line s1;
private static Line s2;
public TestCode()
{
s1 = new Line(0,0,0,10);
s2 = new Line(-1,0,0,10);
}
public TestCode(double x1, double y1,
double x2, double y2,
double x3, double y3,
double x4, double y4)
{
s1 = new Line(x1,y1, x2,y2);
s2 = new Line(x3,y3, x4,y4);
}
public static void main(String args[])
{
TestCode code = null;
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,0,10,
0,1,0,5);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK COLINEAR: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,0,10,
0,1,0,10);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK COLINEAR: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,10,0,
5,0,15,0);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK COLINEAR: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,10,0,
0,0,15,0);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK COLINEAR: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,10,10,
1,1,5,5);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK COLINEAR: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,0,10,
-1,-1,0,10);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK SLOPE END: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR SLOPE END: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(-10,-10,10,10,
-10,10,10,-10);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK SLOPE Intersect(0,0): INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR SLOPE Intersect(0,0): DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(-10,-10,10,10,
-3,-2,50,-2);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK SLOPE Line2 VERTIAL: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR SLOPE Line2 VERTICAL: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(-10,-10,10,10,
50,-2,-3,-2);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "OK SLOPE Line2 (reversed) VERTIAL: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "ERROR SLOPE Line2 (reversed) VERTICAL: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,0,10,
1,0,1,10);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "ERROR PARALLEL VERTICAL: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "OK PARALLEL VERTICAL: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,2,10,2,
0,10,10,10);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "ERROR PARALLEL HORIZONTAL: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "OK PARALLEL HORIZONTAL: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,10,5,13.75,
0,18.75,10,15);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "ERROR PARALLEL SLOPE=.75: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "OK PARALLEL SLOPE=.75: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,1,1,
2,-1,2,10);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "ERROR SEPERATE SEGMENTS: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "OK SEPERATE SEGMENTS: DO NOT INTERSECT" ); }
////////////////////////////
code = new TestCode(0,0,1,1,
-1,-10,-5,10);
if( intersect(code) )
{ System.out.println( "ERROR SEPERATE SEGMENTS 2: INTERSECTS" ); }
else
{ System.out.println( "OK SEPERATE SEGMENTS 2: DO NOT INTERSECT" ); }
}
public static boolean intersect( TestCode code )
{
return intersect( code.s1, code.s2);
}
public static boolean intersect( Line line1, Line line2 )
{
double i1min = Math.min(line1.p1.x, line1.p2.x);
double i1max = Math.max(line1.p1.x, line1.p2.x);
double i2min = Math.min(line2.p1.x, line2.p2.x);
double i2max = Math.max(line2.p1.x, line2.p2.x);
double iamax = Math.max(i1min, i2min);
double iamin = Math.min(i1max, i2max);
if( Math.max(line1.p1.x, line1.p2.x) < Math.min(line2.p1.x, line2.p2.x) )
return false;
double m1 = (line1.p2.y - line1.p1.y) / (line1.p2.x - line1.p1.x );
double m2 = (line2.p2.y - line2.p1.y) / (line2.p2.x - line2.p1.x );
if( m1 == m2 )
return false;
//b1 = line1[0][1] - m1 * line1[0][0]
//b2 = line2[0][1] - m2 * line2[0][0]
double b1 = line1.p1.y - m1 * line1.p1.x;
double b2 = line2.p1.y - m2 * line2.p1.x;
double x1 = (b2 - b1) / (m1 - m2);
if( (x1 < Math.max(i1min, i2min)) || (x1 > Math.min(i1max, i2max)) )
return false;
return true;
}
}
지금까지의 출력은
ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT
ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT
ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT
ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT
ERROR COLINEAR: DO NOT INTERSECT
OK SLOPE END: INTERSECTS
OK SLOPE Intersect(0,0): INTERSECTS
OK SLOPE Line2 VERTIAL: INTERSECTS
OK SLOPE Line2 (reversed) VERTIAL: INTERSECTS
OK PARALLEL VERTICAL: DO NOT INTERSECT
OK PARALLEL HORIZONTAL: DO NOT INTERSECT
OK PARALLEL SLOPE=.75: DO NOT INTERSECT
OK SEPERATE SEGMENTS: DO NOT INTERSECT
OK SEPERATE SEGMENTS 2: DO NOT INTERSECT
좋은 Swift 솔루션을 제공 할 것이라고 생각했습니다.
struct Pt {
var x: Double
var y: Double
}
struct LineSegment {
var p1: Pt
var p2: Pt
}
func doLineSegmentsIntersect(ls1: LineSegment, ls2: LineSegment) -> Bool {
if (ls1.p2.x-ls1.p1.x == 0) { //handle vertical segment1
if (ls2.p2.x-ls2.p1.x == 0) {
//both lines are vertical and parallel
return false
}
let x = ls1.p1.x
let slope2 = (ls2.p2.y-ls2.p1.y)/(ls2.p2.x-ls2.p1.x)
let c2 = ls2.p1.y-slope2*ls2.p1.x
let y = x*slope2+c2 // y intersection point
return (y > ls1.p1.y && x < ls1.p2.y) || (y > ls1.p2.y && y < ls1.p1.y) // check if y is between y1,y2 in segment1
}
if (ls2.p2.x-ls2.p1.x == 0) { //handle vertical segment2
let x = ls2.p1.x
let slope1 = (ls1.p2.y-ls1.p1.y)/(ls1.p2.x-ls1.p1.x)
let c1 = ls1.p1.y-slope1*ls1.p1.x
let y = x*slope1+c1 // y intersection point
return (y > ls2.p1.y && x < ls2.p2.y) || (y > ls2.p2.y && y < ls2.p1.y) // validate that y is between y1,y2 in segment2
}
let slope1 = (ls1.p2.y-ls1.p1.y)/(ls1.p2.x-ls1.p1.x)
let slope2 = (ls2.p2.y-ls2.p1.y)/(ls2.p2.x-ls2.p1.x)
if (slope1 == slope2) { //segments are parallel
return false
}
let c1 = ls1.p1.y-slope1*ls1.p1.x
let c2 = ls2.p1.y-slope2*ls2.p1.x
let x = (c2-c1)/(slope1-slope2)
return (((x > ls1.p1.x && x < ls1.p2.x) || (x > ls1.p2.x && x < ls1.p1.x)) &&
((x > ls2.p1.x && x < ls2.p2.x) || (x > ls2.p2.x && x < ls2.p1.x)))
//validate that x is between x1,x2 in both segments
}
위의 솔루션 중 하나가 잘 작동하여 wxPython을 사용하여 완전한 데모 프로그램을 작성하기로 결정했습니다. 이 프로그램을 다음과 같이 실행할 수 있어야합니다 : python " your file name "
# Click on the window to draw a line.
# The program will tell you if this and the other line intersect.
import wx
class Point:
def __init__(self, newX, newY):
self.x = newX
self.y = newY
app = wx.App()
frame = wx.Frame(None, wx.ID_ANY, "Main")
p1 = Point(90,200)
p2 = Point(150,80)
mp = Point(0,0) # mouse point
highestX = 0
def ccw(A,B,C):
return (C.y-A.y) * (B.x-A.x) > (B.y-A.y) * (C.x-A.x)
# Return true if line segments AB and CD intersect
def intersect(A,B,C,D):
return ccw(A,C,D) != ccw(B,C,D) and ccw(A,B,C) != ccw(A,B,D)
def is_intersection(p1, p2, p3, p4):
return intersect(p1, p2, p3, p4)
def drawIntersection(pc):
mp2 = Point(highestX, mp.y)
if is_intersection(p1, p2, mp, mp2):
pc.DrawText("intersection", 10, 10)
else:
pc.DrawText("no intersection", 10, 10)
def do_paint(evt):
pc = wx.PaintDC(frame)
pc.DrawLine(p1.x, p1.y, p2.x, p2.y)
pc.DrawLine(mp.x, mp.y, highestX, mp.y)
drawIntersection(pc)
def do_left_mouse(evt):
global mp, highestX
point = evt.GetPosition()
mp = Point(point[0], point[1])
highestX = frame.Size[0]
frame.Refresh()
frame.Bind(wx.EVT_PAINT, do_paint)
frame.Bind(wx.EVT_LEFT_DOWN, do_left_mouse)
frame.Show()
app.MainLoop()
OMG_Peanuts 솔루션을 사용 하여 SQL로 번역했습니다. (HANA 스칼라 함수)
감사합니다 OMG_Peanuts, 잘 작동합니다. 나는 둥근 지구를 사용하고 있지만 거리가 작기 때문에 괜찮다고 생각합니다.
FUNCTION GA_INTERSECT" ( IN LAT_A1 DOUBLE,
IN LONG_A1 DOUBLE,
IN LAT_A2 DOUBLE,
IN LONG_A2 DOUBLE,
IN LAT_B1 DOUBLE,
IN LONG_B1 DOUBLE,
IN LAT_B2 DOUBLE,
IN LONG_B2 DOUBLE)
RETURNS RET_DOESINTERSECT DOUBLE
LANGUAGE SQLSCRIPT
SQL SECURITY INVOKER AS
BEGIN
DECLARE MA DOUBLE;
DECLARE MB DOUBLE;
DECLARE BA DOUBLE;
DECLARE BB DOUBLE;
DECLARE XA DOUBLE;
DECLARE MAX_MIN_X DOUBLE;
DECLARE MIN_MAX_X DOUBLE;
DECLARE DOESINTERSECT INTEGER;
SELECT 1 INTO DOESINTERSECT FROM DUMMY;
IF LAT_A2-LAT_A1 != 0 AND LAT_B2-LAT_B1 != 0 THEN
SELECT (LONG_A2 - LONG_A1)/(LAT_A2 - LAT_A1) INTO MA FROM DUMMY;
SELECT (LONG_B2 - LONG_B1)/(LAT_B2 - LAT_B1) INTO MB FROM DUMMY;
IF MA = MB THEN
SELECT 0 INTO DOESINTERSECT FROM DUMMY;
END IF;
END IF;
SELECT LONG_A1-MA*LAT_A1 INTO BA FROM DUMMY;
SELECT LONG_B1-MB*LAT_B1 INTO BB FROM DUMMY;
SELECT (BB - BA) / (MA - MB) INTO XA FROM DUMMY;
-- Max of Mins
IF LAT_A1 < LAT_A2 THEN -- MIN(LAT_A1, LAT_A2) = LAT_A1
IF LAT_B1 < LAT_B2 THEN -- MIN(LAT_B1, LAT_B2) = LAT_B1
IF LAT_A1 > LAT_B1 THEN -- MAX(LAT_A1, LAT_B1) = LAT_A1
SELECT LAT_A1 INTO MAX_MIN_X FROM DUMMY;
ELSE -- MAX(LAT_A1, LAT_B1) = LAT_B1
SELECT LAT_B1 INTO MAX_MIN_X FROM DUMMY;
END IF;
ELSEIF LAT_B2 < LAT_B1 THEN -- MIN(LAT_B1, LAT_B2) = LAT_B2
IF LAT_A1 > LAT_B2 THEN -- MAX(LAT_A1, LAT_B2) = LAT_A1
SELECT LAT_A1 INTO MAX_MIN_X FROM DUMMY;
ELSE -- MAX(LAT_A1, LAT_B2) = LAT_B2
SELECT LAT_B2 INTO MAX_MIN_X FROM DUMMY;
END IF;
END IF;
ELSEIF LAT_A2 < LAT_A1 THEN -- MIN(LAT_A1, LAT_A2) = LAT_A2
IF LAT_B1 < LAT_B2 THEN -- MIN(LAT_B1, LAT_B2) = LAT_B1
IF LAT_A2 > LAT_B1 THEN -- MAX(LAT_A2, LAT_B1) = LAT_A2
SELECT LAT_A2 INTO MAX_MIN_X FROM DUMMY;
ELSE -- MAX(LAT_A2, LAT_B1) = LAT_B1
SELECT LAT_B1 INTO MAX_MIN_X FROM DUMMY;
END IF;
ELSEIF LAT_B2 < LAT_B1 THEN -- MIN(LAT_B1, LAT_B2) = LAT_B2
IF LAT_A2 > LAT_B2 THEN -- MAX(LAT_A2, LAT_B2) = LAT_A2
SELECT LAT_A2 INTO MAX_MIN_X FROM DUMMY;
ELSE -- MAX(LAT_A2, LAT_B2) = LAT_B2
SELECT LAT_B2 INTO MAX_MIN_X FROM DUMMY;
END IF;
END IF;
END IF;
-- Min of Max
IF LAT_A1 > LAT_A2 THEN -- MAX(LAT_A1, LAT_A2) = LAT_A1
IF LAT_B1 > LAT_B2 THEN -- MAX(LAT_B1, LAT_B2) = LAT_B1
IF LAT_A1 < LAT_B1 THEN -- MIN(LAT_A1, LAT_B1) = LAT_A1
SELECT LAT_A1 INTO MIN_MAX_X FROM DUMMY;
ELSE -- MIN(LAT_A1, LAT_B1) = LAT_B1
SELECT LAT_B1 INTO MIN_MAX_X FROM DUMMY;
END IF;
ELSEIF LAT_B2 > LAT_B1 THEN -- MAX(LAT_B1, LAT_B2) = LAT_B2
IF LAT_A1 < LAT_B2 THEN -- MIN(LAT_A1, LAT_B2) = LAT_A1
SELECT LAT_A1 INTO MIN_MAX_X FROM DUMMY;
ELSE -- MIN(LAT_A1, LAT_B2) = LAT_B2
SELECT LAT_B2 INTO MIN_MAX_X FROM DUMMY;
END IF;
END IF;
ELSEIF LAT_A2 > LAT_A1 THEN -- MAX(LAT_A1, LAT_A2) = LAT_A2
IF LAT_B1 > LAT_B2 THEN -- MAX(LAT_B1, LAT_B2) = LAT_B1
IF LAT_A2 < LAT_B1 THEN -- MIN(LAT_A2, LAT_B1) = LAT_A2
SELECT LAT_A2 INTO MIN_MAX_X FROM DUMMY;
ELSE -- MIN(LAT_A2, LAT_B1) = LAT_B1
SELECT LAT_B1 INTO MIN_MAX_X FROM DUMMY;
END IF;
ELSEIF LAT_B2 > LAT_B1 THEN -- MAX(LAT_B1, LAT_B2) = LAT_B2
IF LAT_A2 < LAT_B2 THEN -- MIN(LAT_A2, LAT_B2) = LAT_A2
SELECT LAT_A2 INTO MIN_MAX_X FROM DUMMY;
ELSE -- MIN(LAT_A2, LAT_B2) = LAT_B2
SELECT LAT_B2 INTO MIN_MAX_X FROM DUMMY;
END IF;
END IF;
END IF;
IF XA < MAX_MIN_X OR
XA > MIN_MAX_X THEN
SELECT 0 INTO DOESINTERSECT FROM DUMMY;
END IF;
RET_DOESINTERSECT := :DOESINTERSECT;
END;
해결되었지만 여전히 python ... :)
def islineintersect(line1, line2):
i1 = [min(line1[0][0], line1[1][0]), max(line1[0][0], line1[1][0])]
i2 = [min(line2[0][0], line2[1][0]), max(line2[0][0], line2[1][0])]
ia = [max(i1[0], i2[0]), min(i1[1], i2[1])]
if max(line1[0][0], line1[1][0]) < min(line2[0][0], line2[1][0]):
return False
m1 = (line1[1][1] - line1[0][1]) * 1. / (line1[1][0] - line1[0][0]) * 1.
m2 = (line2[1][1] - line2[0][1]) * 1. / (line2[1][0] - line2[0][0]) * 1.
if m1 == m2:
return False
b1 = line1[0][1] - m1 * line1[0][0]
b2 = line2[0][1] - m2 * line2[0][0]
x1 = (b2 - b1) / (m1 - m2)
if (x1 < max(i1[0], i2[0])) or (x1 > min(i1[1], i2[1])):
return False
return True
이:
print islineintersect([(15, 20), (100, 200)], [(210, 5), (23, 119)])
산출:
True
이:
print islineintersect([(15, 20), (100, 200)], [(-1, -5), (-5, -5)])
산출:
False