共面12点 工字形 排序算法


最近需要做一个空间工字形截面点排序的算法,记下这段过程。

之前做过空间共面四个点的凸包排序,简单的利用旋转即可解决,然而工字形并非凸包,旋转已经无法解决。这里分析其特征,采用多种方法结合来处理。

代码实现时出现求平行点出错,原因是三维坐标中必须写满三个等式才能判断平行,否则遇到沿坐标轴方向极限情形时,判断就会失败。其它更多问题花在了算法优法(如第一点最开始用求中心点,再求最远点的方式找顶点等)、调试笔误上哈哈 (-_-‘)。

步骤职下:

一、如果工字形左侧和右侧的上下端是对齐的。

1、对工字形12个顶点进行代数排序,如此,首尾必是空间上相距最远的两点,这两点是工字形最外围四点中的两个对角pl1、pr4。

2、利用垂直关系找出另外两点pl4、pr1。

3、对四点进行代数排序,取前两点,则该两点要么是左右侧线<pl1,pl4>,要么是上下端线<pl1,pr1>。尝试找共线的点,如果找到两个点pl2、pl3,则为侧线,否则为端线,对找中间两点即得到侧线。

4、利用平行关系,找出与该侧线方向平行的如下点集:左侧和右侧的四个点组合(pl1、pl2、pl3、pl4)、(pr1、pr2、pr3、pr4),中间两组两点组合(plc1、plc2)、(prc1、prc2)。注意算法的精确性,避免极限情形失效。

5、如果对找到的4组点集进行代数排序,所得即为有序的4组点。其中第一点与四个顶点的第一点相同的,认为是特定侧的起点,对中间两组的第一点取出,进行排序,该序列即为中间两组的特定顺序。

6、最后得到4224的点集,且有序。对应关系如下,此时按顺序取出对应点即可:

  

二、如果工字形两侧不确定是否平行,不确定左右或者上下是否对称。

1、对12个点进行代数排序,首尾两点是工字形中最远的两点,但可能是上或者下端部矩形的两个对角(p1、p2)。

2、利用垂直关系,找其它任意两点能以上述一点作为垂足的一组点(p1,p11,p12)。

3、以其中任一方向(p1,p11)对12个点进行平行方向上共线分组排序,得到四组点集2442(从上至下)、或者4224(从左至右)、或者六组点集222222(从左至右)、或者五组点集22224(从左至右)等。以上情形与工字形特征有关,唯一确定是: 转角处的直角关系、以及腰部较细的特征。

五组的情形: 六组的情形:

4、对每组点进行代数排序。

5、对于只有四组点的情况,只需取出2个点组的第一点,和4个点组的第二点进行排序,然后查看排序后的点组为2442排序,还是4224式的排序,即可确定这些点组是按从上至下取点(2442),还是从左到右取点(4224)。即得这四组点的空间排序。按方位取出相应点,即得顺或逆时针排列的12个点集。

6、如果得到五组或者六组,则可确定工字形侧线上下端没有对齐。单独处理相当麻烦,此时可以回到第二、3步,取这组垂线的另一个方向,必定求得四个点组,且排序必为2442的情形。然后求得12点的时针方向排序。

  对以上算法,感觉还是不错的。

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