给定边界框和一条线(两个点),确定该线是否与框相交

给定一个边界框,定义如bounds.min.(x/y/z)bounds.max.(x/y/z) ,以及3D空间中的两个点(表示为Vector3对象),如何确定是否由两点组成的线与边界框相交?

让我谷歌那个为你: Line Box Intersection ( http://www.3dkingdoms.com/weekly/weekly.php?a=3

另一个链接,包含很多交集测试的引用(和代码): http : //www.realtimerendering.com/intersections.html

如果你想了解更多关于交叉口测试的信息,这个是圣经: 实时碰撞检测(亚马逊)

编辑:本文中的算法(“高效且稳健的Ray-Box交叉算法”,Amy Williams和Steve Barrus和R. Keith Morley和Peter Shirley;图形,gpu和游戏工具杂志,第10卷(1) ,49-54,2005)看起来特别简洁,并附带(C ++)源代码。

如果您想自己进行数学运算,可以采用以下方法:将线条与边界框创建的6个平面中的每一个相交。

线的矢量表示是X = B + t * D,其中B是基点的元组(x,y,z)(比如,你的第一个点),D是线的方向,再次表示为元组(dx,dy,dz)。 你通过从另一个中减去一个点得到方向,所以如果你有点P1(x1,y1,z1)和P2(x2,y2,z2),那么D = P2 – P1和B = P1,意思是D =(x2-x1,y2-y1,z2-z1)。 我们将调用此向量的元素dx,dy和dz。

平面的参数表示是x + y + z = c。 因此,将边界框转换为此表示,然后使用线的参数表示,例如三个等式x = x1 + t dx,y = y1 + t dy,z = y1 + t * dz,以替换x,y和平面方程中的z。 解决问题。 由于您的6个平面中的每个平面将与由2个轴创建的平面平行,因此您的问题变得更加容易; 例如,对于与x和y轴创建的平面平行的平面,平面方程只是变为z = c,而c是其中一个边界框点的z坐标,依此类推。

现在用t来计算直线与平面的交点。 (如果t <0或> 1,那么你的线与P1-P2的OUTSIDE相交,如果t> = 0且t <= 1,则你的线与P1和P2之间的某个平面相交)

现在你还没有完成。 平面方程给你一个平面,而不是一个矩形,所以与平面的交点实际上可能在你的矩形外面,但是因为你现在有了交点的坐标(x = x1 + t * dx等等),你可以很容易地看到那个点是否在你的边界框的矩形内。 现在缩小您的问题以检查2D空间中的点是否在边界框矩形内,这是无关紧要的。

当然,如果你实际使用这个解决方案,你应该做的第一件事是检查线是否也沿着一个轴对齐,因为在这种情况下,你的交叉码变得微不足道,它也会处理线不相交的问题一些平面,例如巨大或微小数量的t,甚至可能是上溢或下溢。

我打赌有更快的方法可以做到这一点,但它会奏效。

以下代码似乎正在工作,从Greg S的答案转换为C#:

 bool CheckLineBox(Vector3 B1, Vector3 B2, Vector3 L1, Vector3 L2, ref Vector3 Hit) { if (L2.x < B1.x && L1.x < B1.x) return false; if (L2.x > B2.x && L1.x > B2.x) return false; if (L2.y < B1.y && L1.y < B1.y) return false; if (L2.y > B2.y && L1.y > B2.y) return false; if (L2.z < B1.z && L1.z < B1.z) return false; if (L2.z > B2.z && L1.z > B2.z) return false; if (L1.x > B1.x && L1.x < B2.x && L1.y > B1.y && L1.y < B2.y && L1.z > B1.z && L1.z < B2.z) { Hit = L1; return true; } if ((GetIntersection(L1.x - B1.x, L2.x - B1.x, L1, L2, ref Hit) && InBox(Hit, B1, B2, 1)) || (GetIntersection(L1.y - B1.y, L2.y - B1.y, L1, L2, ref Hit) && InBox(Hit, B1, B2, 2)) || (GetIntersection(L1.z - B1.z, L2.z - B1.z, L1, L2, ref Hit) && InBox(Hit, B1, B2, 3)) || (GetIntersection(L1.x - B2.x, L2.x - B2.x, L1, L2, ref Hit) && InBox(Hit, B1, B2, 1)) || (GetIntersection(L1.y - B2.y, L2.y - B2.y, L1, L2, ref Hit) && InBox(Hit, B1, B2, 2)) || (GetIntersection(L1.z - B2.z, L2.z - B2.z, L1, L2, ref Hit) && InBox(Hit, B1, B2, 3))) return true; return false; } bool GetIntersection(float fDst1, float fDst2, Vector3 P1, Vector3 P2, ref Vector3 Hit) { if ((fDst1 * fDst2) >= 0.0f) return false; if (fDst1 == fDst2) return false; Hit = P1 + (P2 - P1) * (-fDst1 / (fDst2 - fDst1)); return true; } bool InBox(Vector3 Hit, Vector3 B1, Vector3 B2, int Axis) { if (Axis == 1 && Hit.z > B1.z && Hit.z < B2.z && Hit.y > B1.y && Hit.y < B2.y) return true; if (Axis == 2 && Hit.z > B1.z && Hit.z < B2.z && Hit.x > B1.x && Hit.x < B2.x) return true; if (Axis == 3 && Hit.x > B1.x && Hit.x < B2.x && Hit.y > B1.y && Hit.y < B2.y) return true; return false; } 

您可以将边界框表示为12个三角形(6个面中的每一个为2个)。 然后,您可以检查您的每条线的交叉点。 我有一个线 – 三角交叉函数,但它是为我自己的软件渲染引擎编写的,而不是为D3D编写的。 如果你需要代码,我可以尝试转换它。

JavaScript版本,基于SpikeX答案和glMatrix:

 // all args are Vec3, Hit will be filled by this algo function checkLineBox( B1, B2, L1, L2, Hit) { if (L2[0] < B1[0] && L1[0] < B1[0]) return false; if (L2[0] > B2[0] && L1[0] > B2[0]) return false; if (L2[1] < B1[1] && L1[1] < B1[1]) return false; if (L2[1] > B2[1] && L1[1] > B2[1]) return false; if (L2[2] < B1[2] && L1[2] < B1[2]) return false; if (L2[2] > B2[2] && L1[2] > B2[2]) return false; if (L1[0] > B1[0] && L1[0] < B2[0] && L1[1] > B1[1] && L1[1] < B2[1] && L1[2] > B1[2] && L1[2] < B2[2]) { vec3.set( L1, Hit); return true; } if ((getIntersection(L1[0] - B1[0], L2[0] - B1[0], L1, L2, Hit) && inBox(Hit, B1, B2, 1)) || (getIntersection(L1[1] - B1[1], L2[1] - B1[1], L1, L2, Hit) && inBox(Hit, B1, B2, 2)) || (getIntersection(L1[2] - B1[2], L2[2] - B1[2], L1, L2, Hit) && inBox(Hit, B1, B2, 3)) || (getIntersection(L1[0] - B2[0], L2[0] - B2[0], L1, L2, Hit) && inBox(Hit, B1, B2, 1)) || (getIntersection(L1[1] - B2[1], L2[1] - B2[1], L1, L2, Hit) && inBox(Hit, B1, B2, 2)) || (getIntersection(L1[2] - B2[2], L2[2] - B2[2], L1, L2, Hit) && inBox(Hit, B1, B2, 3))) return true; return false; } var temp = vec3.create(); function getIntersection( fDst1, fDst2, P1, P2, Hit) { if ((fDst1 * fDst2) >= 0) return false; if (fDst1 == fDst2) return false; vec3.subtract(P2, P1, temp); vec3.scale( temp, (-fDst1 / (fDst2 - fDst1))); vec3.add( temp, P1, Hit); return true; } function inBox(Hit, B1, B2, Axis) { if (Axis == 1 && Hit[2] > B1[2] && Hit[2] < B2[2] && Hit[1] > B1[1] && Hit[1] < B2[1]) return true; if (Axis == 2 && Hit[2] > B1[2] && Hit[2] < B2[2] && Hit[0] > B1[0] && Hit[0] < B2[0]) return true; if (Axis == 3 && Hit[0] > B1[0] && Hit[0] < B2[0] && Hit[1] > B1[1] && Hit[1] < B2[1]) return true; return false; }