Bagaimanakah kita boleh mengenal pasti dan menggambarkan lubang dalam set titik 2D yang mewakili lokasi sampel tanah?

Mencari Lubang dalam Set Titik 2D

Tugasnya ialah mencari lubang dalam set titik 2D dalam sistem grid kartesian. Titik mewakili lokasi sampel tanah, dan lubang boleh termasuk batu gergasi, tempat berpaya atau tasik/kolam. Matlamatnya adalah untuk mencari poligon cekung yang mentakrifkan secara kasar kawasan ini, melaraskan kepekaan algoritma untuk mengawal kekasaran atau kelancaran poligon.

Penyelesaian Pendekatan

Langkah:

1. Buat peta ketumpatan: Tukar set titik kepada peta bit atau tatasusunan 2D dengan menskalakan dan mengunjurkan setiap titik ke grid. Kira ketumpatan (bilangan titik) untuk setiap sel.
2. Kenal pasti lubang: Cari sel dengan ketumpatan sifar atau di bawah ambang tertentu.
3. Segmen kawasan lubang : Buat garisan mendatar dan menegak yang menutupi lubang ini, mengumpulkannya mengikut kedekatan untuk membentuk lubang segmen.
4. Poligonkan segmen lubang: Tukarkan segmen kepada poligon cekung. Isih titik untuk memastikan ketersambungan yang betul dan alih keluar pendua.

Contoh Pelaksanaan (C#):

using System;
using System.Collections.Generic;

public class Holes
{
    // Density map (2D array)
    private int[][] map;

    // List of hole segments (lines)
    private List<line> segments;

    // Polygonized holes (concave polygons)
    private List<polygon> holes;

    // Polygonization tolerance (higher value = smoother polygons)
    private double tolerance;

    // Initializes the hole detection algorithm.
    public Holes(int[][] points, int mapSize, double tolerance)
    {
        if (points == null || mapSize ();
        this.holes = new List<polygon>();
        
        // Create density map
        CreateDensityMap(points, mapSize);
    }

    // Identifies holes in the density map.
    public void FindHoles()
    {
        if (map == null || map.Length == 0)
        {
            throw new InvalidOperationException("Density map not initialized.");
        }
        
        // Find hole cells
        List<cell> holeCells = FindCells(0);
        
        // Group hole cells into segments
        List<list>> lineGroups = GroupLines(holeCells);
        
        // Polygonize segments
        PolygonizeSegments(lineGroups);
    }

    // Helper functions for hole detection.

    private void CreateDensityMap(int[][] points, int mapSize)
    {
        // Scale and project points onto a grid
        for (int i = 0; i  FindCells(int threshold)
    {
        List<cell> holeCells = new List<cell>();
        
        for (int i = 0; i > GroupLines(List<cell> holeCells)
    {
        // Group lines by proximity
        List<list>> lineGroups = new List<list>>();
        foreach (Cell holeCell in holeCells)
        {
            List<line> group = null;
            
            // Find existing group or create a new one
            for (int i = 0; i  line.Proximity(holeCell) ();
                lineGroups.Add(group);
            }
            
            // Add horizontal/vertical lines
            group.Add(new Line(holeCell.x, holeCell.y, true));
            group.Add(new Line(holeCell.x, holeCell.y, false));
        }
        
        return lineGroups;
    }

    private void PolygonizeSegments(List<list>> lineGroups)
    {
        foreach (List<line> lineGroup in lineGroups)
        {
            Polygon polygon = PolygonizeSegment(lineGroup);
            if (polygon != null)
            {
                holes.Add(polygon);
            }
        }
    }

    private Polygon PolygonizeSegment(List<line> lineSegment)
    {
        // Sort lines by angle (convex hull algorithm)
        lineSegment.Sort((a, b) => a.Angle.CompareTo(b.Angle));
        
        // Remove duplicate lines
        List<line> uniqueLines = new List<line>();
        foreach (Line line in lineSegment)
        {
            if (uniqueLines.Count == 0 || uniqueLines[uniqueLines.Count - 1].Angle != line.Angle)
            {
                uniqueLines.Add(line);
            }
        }
        
        // Polygonize lines
        List<point> points = new List<point>();
        for (int i = 0; i  Math.PI)
            {
                point = currentLine.GetIntersection(uniqueLines[(i + 1) % uniqueLines.Count], true);
            }
            else
            {
                point = currentLine.GetIntersection(uniqueLines[(i + 1) % uniqueLines.Count], false);
            }
            
            if (point != null)
            {
                points.Add(point);
            }
        }
        
        return new Polygon(points);
    }

    // Helper classes for line/polygon representation.

    private class Line
    {
        public int x1, y1, x2, y2;
        public double angle;
        public bool isHorizontal;

        public Line(int x, int y, bool isHorizontal)
        {
            if (isHorizontal)
            {
                x1 = 0; y1 = y;
                x2 = map.GetLength(0) - 1; y2 = y;
            }
            else
            {
                x1 = x; y1 = 0;
                x2 = x; y2 = map[0].GetLength(0) - 1;
            }
            
            this.angle = Math.Atan2(y2 - y1, x2 - x1);
            this.isHorizontal = isHorizontal;
        }

        public double Angle { get { return angle; } }

        public double Proximity(Cell cell)
        {
            double distX, distY;
            if (isHorizontal)
            {
                distX = cell.x - x1;
                distY = cell.y - y1;
            }
            else
            {
                distX = cell.x - x2;
                distY = cell.y - y2;
            }
            
            return Math.Sqrt(distX * distX + distY * distY);
        }

        public Point GetIntersection(Line other, bool isConvex)
        {
            double denominator, numerator, tx, ty;
            
            if (isHorizontal)
            {
                denominator = (other.y2 - other.y1) - (y2 - y1);
                numerator = ((other.x2 - other.x1) * (y1 - other.y1)) - ((x2 - x1) * (other.y2 - other.y1));
                tx = numerator / denominator;
                ty = other.y1 + ((tx - other.x1) * (other.y2 - other.y1)) / (other.x2 - other.x1);
            }
            else
            {
                denominator = (other.x2 - other.x1) - (x2 - x1);</point></point></line></line></line></line></list></line></list></list></cell></cell></cell></list></cell></polygon></polygon></line>

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah kita boleh mengenal pasti dan menggambarkan lubang dalam set titik 2D yang mewakili lokasi sampel tanah?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!