inPolygonTest学习和C++实现

大家好，我是小鸭酱，博客地址为：http://www.cnblogs.com/xiaoyajiang　　
此篇博客实现了判定平面一点是否在给定多边形内部的功能。精确，性能优良，因为只包含加法和乘法运算，效率极高。
实现的C++源码如下，注意点在源码的相应注释中。
有错误和不好的地方还望各位批评指正。
 
#include<iostream>
using namespace std;
 
struct Point2f  // 用以进行简单测试的结构。opencv中也有同名的数据类型，注意其x和y与我们想的不一样。
{
    double x;
    double y;
};
 
bool onPolygonTest(Point2f polygon[], int num, Point2f test_point);  // 用以测试在多边形边上的退化情况
bool onLineTest(Point2f p, Point2f q, Point2f s);  // 用以测试在边上的退化情况
bool inPolygonTest(Point2f polygon[], int num, Point2f test_point);  // 一般情况
bool toLeftTest(Point2f p, Point2f q, Point2f s);  // 核心技术
double Area2(Point2f p, Point2f q, Point2f s);  // 核心技术实现
/*----------------------------------------------------------------------*/
/*   函数bool isInner(Point2f [], int num, Point2f, bool)               */
/*   输入                                                                                 */
/*         参数1 多边形顶点： Point2f polygon[]                             */
/*         参数2 多边形顶点个数                                                    */
/*         参数3 测试点：Point2f test_point                                   */
/*         参数4 是否包含边上的点：bool isIncludeLine                    */
/*   输出                                                                                */
/*         true：在多边形内；                                                      */
/*         false：不在多边形内                                                     */
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/*  日期：2016年9月28日                                                        */ 
/*--------------------------------------------------------------------*/
bool isInner(Point2f polygon[], int num, Point2f test_point, bool isIncludeLine)  
{
    if(num < 3)
        return false;
    if (isIncludeLine)  // 首先判断退化情况
        return (onPolygonTest(polygon, num, test_point) || inPolygonTest(polygon, num, test_point));
    else  // 一般情况
        return inPolygonTest(polygon, num, test_point);
}
 
bool onPolygonTest(Point2f polygon[], int num, Point2f test_point)  // 只要点在任意一条边上，都算作在内部
{
    int sum = 0;
    int i = 0;
    for(; i < num - 1; ++i)
    {
        sum += onLineTest(polygon[i], polygon[i+1], test_point);
        if (sum > 0)
            return true;
    }
    sum += onLineTest(polygon[i], polygon[0], test_point);
    return sum > 0;
}
bool onLineTest(Point2f p, Point2f q, Point2f s)  // 处理退化情况，判断点是否在线上；这里只处理多边形是没有旋转的矩形的情况。后期更新任意线段
{
    if(p.x == q.x && q.x == s.x && (s.y - p.y) * (s.y - q.y) <= 0 )
        return true;
    else if(q.y == p.y && p.y == s.y && (s.x - p.x) * (s.x - q.x) <= 0 )
        return true;
    else
        return false;
}
 
bool inPolygonTest(Point2f polygon[], int num, Point2f test_point)  // 根据点在每条边的left或者right的pattern来判断是否在内部
{
    int sum = 0;  // 用以记录有多少个left的pattern
    int i = 0;
    for(; i < num - 1; ++i)
    {
        sum += toLeftTest(polygon[i], polygon[i+1], test_point);
    }
    sum += toLeftTest(polygon[i], polygon[0], test_point);
 
    return (sum == 0 || sum == num) ? true : false;  // 很显然，当点在多边形的每条有向边的right或者left，它才会在内部
}
 
bool toLeftTest(Point2f p, Point2f q, Point2f s)  // 主要技术。有向面积值大于0则在有向边的左边
{
    return Area2(p, q, s) > 0;
}
 
double Area2(Point2f p, Point2f q, Point2f s)  // 可见其只包含加法和乘法运算，计算给定点和多边形的一条有向边所组成的三角形的2倍面积，我们是要使用其符号来判断在左边还是右边
{
 
    return
    p.x * q.y - p.y * q.x
    + q.x * s.y - q.y * s.x
    + s.x * p.y - s.y * p.x;
 
}
 
int main()                  // test
{
    Point2f polygon[4];
    polygon[0].x = 0;
    polygon[0].y = 0;
    polygon[1].x = 2;
    polygon[1].y = 0;
    polygon[2].x = 2;
    polygon[2].y = 1;
    polygon[3].x = 0;
    polygon[3].y = 1;
    Point2f test_point;
 
    test_point.x = 0;
    test_point.y = 2;
    int n = sizeof(polygon) / sizeof(Point2f);
    cout << "in = " << inPolygonTest(polygon, n, test_point) << endl;
    cout << "online = " << onPolygonTest(polygon, n, test_point) << endl;
    cout << "output = " << isInner(polygon, n, test_point, false) << endl;
    cout << n << endl << endl;
 
    return 0;
}

 

posted @ 2016-10-11 17:23  小鸭酱的书签  阅读(642)  评论(0)  编辑  收藏  举报