algorithm - ポリゴンの重心

Question

多角形の重心を計算する PHP 関数を作成しようとしています。

他の同様の質問を見てきましたが、これに対する解決策が見つからないようです。

私の問題は、正多角形と不規則多角形の両方、さらには自己交差多角形の重心を計算できる必要があることです。

それは可能ですか？

私もそれを読みました: http://paulbourke.net/geometry/polyarea/ しかし、これは非自己交差ポリゴンに制限されています。

これどうやってするの？正しい方向に私を向けることができますか？

Answer 1

重心 (「重心」または「重心」とも呼ばれる) は、次の式で計算できます。

X = SUM[(Xi + Xi+1) * (Xi * Yi+1 - Xi+1 * Yi)] / 6 / A
Y = SUM[(Yi + Yi+1) * (Xi * Yi+1 - Xi+1 * Yi)] / 6 / A

ウィキペディアから抽出: n 個の頂点 (x0,y0), (x1,y1), ..., (xn−1,yn−1) で定義される非自己交差閉多角形の重心は点 (Cx, Cy)、ここ


で、A は多角形の符号付き面積です。

VBasic を使用した例:

' Find the polygon's centroid.
Public Sub FindCentroid(ByRef X As Single, ByRef Y As _
    Single)
Dim pt As Integer
Dim second_factor As Single
Dim polygon_area As Single

    ' Add the first point at the end of the array.
    ReDim Preserve m_Points(1 To m_NumPoints + 1)
    m_Points(m_NumPoints + 1) = m_Points(1)

    ' Find the centroid.
    X = 0
    Y = 0
    For pt = 1 To m_NumPoints
        second_factor = _
            m_Points(pt).X * m_Points(pt + 1).Y - _
            m_Points(pt + 1).X * m_Points(pt).Y
        X = X + (m_Points(pt).X + m_Points(pt + 1).X) * _
            second_factor
        Y = Y + (m_Points(pt).Y + m_Points(pt + 1).Y) * _
            second_factor
    Next pt

    ' Divide by 6 times the polygon's area.
    polygon_area = PolygonArea
    X = X / 6 / polygon_area
    Y = Y / 6 / polygon_area

    ' If the values are negative, the polygon is
    ' oriented counterclockwise. Reverse the signs.
    If X < 0 Then
        X = -X
        Y = -Y
    End If
End Sub

詳細については、このWeb サイトまたはウィキペディアを確認してください。

それが役に立てば幸い。

よろしく！

Answer 2

コールド c++ で、x および y プロパティを持つ Vec2 構造体があると仮定します。

const Vec2 findCentroid(Vec2* pts, size_t nPts){
    Vec2 off = pts[0];
    float twicearea = 0;
    float x = 0;
    float y = 0;
    Vec2 p1, p2;
    float f;
    for (int i = 0, j = nPts - 1; i < nPts; j = i++) {
        p1 = pts[i];
        p2 = pts[j];
        f = (p1.x - off.x) * (p2.y - off.y) - (p2.x - off.x) * (p1.y - off.y);
        twicearea += f;
        x += (p1.x + p2.x - 2 * off.x) * f;
        y += (p1.y + p2.y - 2 * off.y) * f;
    }

    f = twicearea * 3;

    return Vec2(x / f + off.x, y / f + off.y);
}

そしてJavaScriptで：

function findCentroid(pts, nPts) {
    var off = pts[0];
    var twicearea = 0;
    var x = 0;
    var y = 0;
    var p1,p2;
    var f;
    for (var i = 0, j = nPts - 1; i < nPts; j = i++) {
        p1 = pts[i];
        p2 = pts[j];
        f = (p1.lat - off.lat) * (p2.lng - off.lng) - (p2.lat - off.lat) * (p1.lng - off.lng);
        twicearea += f;
        x += (p1.lat + p2.lat - 2 * off.lat) * f;
        y += (p1.lng + p2.lng - 2 * off.lng) * f;
    }
    f = twicearea * 3;
    return {
    X: x / f + off.lat,
    Y: y / f + off.lng
    };
}

または古き良きcで、 x および y プロパティを持つ Point 構造体があると仮定しながら：

const Point centroidForPoly(const int numVerts, const Point* verts)
{
    float sum = 0.0f;
    Point vsum = 0;

    for (int i = 0; i<numVerts; i++){
        Point v1 = verts[i];
        Point v2 = verts[(i + 1) % numVerts];
        float cross = v1.x*v2.y - v1.y*v2.x;
        sum += cross;
        vsum = Point(((v1.x + v2.x) * cross) + vsum.x, ((v1.y + v2.y) * cross) + vsum.y);
    }

    float z = 1.0f / (3.0f * sum);
    return Point(vsum.x * z, vsum.y * z);
}

Answer 3

PHPで：

// Find the polygon's centroid.
function getCenter($polygon)
{ 
    $NumPoints = count($polygon);

    if($polygon[$NumPoints-1] == $polygon[0]){
        $NumPoints--;
    }else{
        //Add the first point at the end of the array.
        $polygon[$NumPoints] = $polygon[0];
    }

    // Find the centroid.
    $X = 0;
    $Y = 0;
    For ($pt = 0 ;$pt<= $NumPoints-1;$pt++){
        $factor = $polygon[$pt][0] * $polygon[$pt + 1][1] - $polygon[$pt + 1][0] * $polygon[$pt][1];
        $X += ($polygon[$pt][0] + $polygon[$pt + 1][0]) * $factor;
        $Y += ($polygon[$pt][1] + $polygon[$pt + 1][1]) * $factor;
    }

    // Divide by 6 times the polygon's area.
    $polygon_area = ComputeArea($polygon);
    $X = $X / 6 / $polygon_area;
    $Y = $Y / 6 / $polygon_area;

    return array($X, $Y);
}


function ComputeArea($polygon)
{ 
    $NumPoints = count($polygon);

    if($polygon[$NumPoints-1] == $polygon[0]){
        $NumPoints--;
    }else{
        //Add the first point at the end of the array.
        $polygon[$NumPoints] = $polygon[0];
    }

    $area = 0;

    for ($i = 0; $i < $NumPoints; $i++) {
      $i1 = ($i + 1) % $NumPoints;
      $area += ($polygon[$i][1] + $polygon[$i1][1]) * ($polygon[$i1][0] - $polygon[$i][0]);
    }

    $area /= 2;
    return $area;
}

続きを読む:

PHP: ポリゴンの中心を決定する方法