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确定一个点是否在 3D 网格内的快速算法是什么?为简单起见,您可以假设网格都是三角形并且没有孔。

到目前为止,我所知道的是,确定光线是否穿过网格的一种流行方法是计算光线/三角形相交的数量。它必须很快,因为我将它用于触觉医学模拟。所以我不能测试所有三角形的光线相交。我需要某种散列或树数据结构来存储三角形,以帮助确定哪个三角形是相关的。

另外,我知道如果我有任何顶点的任意二维投影,那么简单的点/三角形相交测试都是必要的。但是,我仍然需要知道哪些三角形是相关的,此外,哪些三角形位于点的前面并且只测试这些三角形。

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我解决了我自己的问题。基本上,我采用任意二维投影(丢弃其中一个坐标),并将三角形的 AABB(轴对齐边界框)散列到二维数组中。(titus 提到的一组 3D 立方体是多余的,因为它只会给你一个常数因子加速。)使用 2D 数组和你正在测试的点的 2D 投影来获得一小组三角形,你可以这样做3D 射线/三角形相交测试(请参阅 3D中的射线、线段、平面和三角形的相交)) 并计算射线交点的三角形数量,其中 z 坐标(抛出的坐标)大于该点的 z 坐标。偶数个交叉点意味着它在网格之外。奇数个交叉点意味着它在网格内。这种方法不仅速度快,而且很容易实现(这正是我想要的)。

于 2011-07-04T23:31:24.253 回答
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只有当您有许多查询来证明构建数据结构的时间是合理的时,这种算法才有效。

将空间分成大小相等的立方体(我们稍后会计算出大小)。对于每个立方体,知道哪些三角形中至少有一个点。丢弃不包含任何东西的立方体。执行维基百科上介绍的光线投射算法,而不是测试线是否与每个三角形相交,获取与线相交的所有立方体,然后仅对这些立方体中的三角形进行射线投射。注意不要多次测试同一个三角形,因为它存在于两个立方体中。
找到合适的立方体尺寸很棘手,它不应该太大或太小。它只能通过反复试验才能找到。比方说number of cubesiscnumber of trianglesis t
立方体中三角形的t/c
k平均数是与射线相交的立方体的平均数
这些立方体中的线立方体交点 + 线三角形交点必须是最小的
c+k*t/c=minimal=>c=sqrt(t*k)
您必须测试立方体大小的值,直到c=sqrt(t*k)为真立方体大小的
一个好的开始猜测是sqrt(mesh width)
要有一些透视图,对于 1M 个三角形,您将按 1k 个交叉点的顺序进行测试

于 2011-07-02T02:25:11.600 回答
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就准确性而言,Ray Triangle Intersection 似乎是一个很好的算法。Wiki有更多算法。我在这里链接它,但你可能已经看过了。

您能否即兴发挥,保持点与它们构成顶点的平面之间的关系矩阵?这个话题似乎是学术界的一个研究课题。不知道如何访问与此相关的更多讨论。

于 2011-07-02T00:38:57.433 回答