问题

Question

我有两条线在一点交叉。我知道这两行的终点。如何计算Python中的交叉点？

# Given these endpoints
#line 1
A = [X, Y]
B = [X, Y]

#line 2
C = [X, Y]
D = [X, Y]

# Compute this:
point_of_intersection = [X, Y]

Answer 1

不能袖手旁观，

所以我们有线性系统：

₁ * x + B ₁ * y = C ₁
A ₂ * x + B ₂ * y = C ₂

让我们用Cramer的规则来做，因此可以在决定因素中找到解决方案：

x = D _x / D
y = D _y / D

其中 D 是系统的主要决定因素：

₁ B ₁
A ₂ B ₂

可以在matricies中找到

和 D _x 和 D _y ：

C ₁ B ₁
C ₂ B ₂

和

₁ C ₁
₂ C ₂

（注意，因为 C 列因此取代了 x 和 y 的系列。）

所以现在python，为了我们的清晰，不要搞砸了让我们在math和python之间进行映射。我们将使用数组L来存储线方程的coefs A ， B ， C ，并且相当于{{1} }}，x我们将y，[0]，但无论如何。因此，我上面写的内容将在代码中进一步具有以下形式：

D

L1 [0] L1 [1]
L2 [0] L2 [1]

D _x

L1 [2] L1 [1]
L2 [2] L2 [1]

D _y

L1 [0] L1 [2]
L2 [0] L2 [2]

现在去编码：

[1] - 通过提供的两点产生线方程的coefs A ， B ， C ，
line - 找到coefs提供的两条线的交点（如果有的话）。

intersection

用法示例：

from __future__ import division 

def line(p1, p2):
    A = (p1[1] - p2[1])
    B = (p2[0] - p1[0])
    C = (p1[0]*p2[1] - p2[0]*p1[1])
    return A, B, -C

def intersection(L1, L2):
    D  = L1[0] * L2[1] - L1[1] * L2[0]
    Dx = L1[2] * L2[1] - L1[1] * L2[2]
    Dy = L1[0] * L2[2] - L1[2] * L2[0]
    if D != 0:
        x = Dx / D
        y = Dy / D
        return x,y
    else:
        return False

Answer 2

与其他建议不同，这很简短，不使用numpy之类的外部库。（并不是说使用其他库是不好的......不需要，特别是对于这么简单的问题。）

def line_intersection(line1, line2):
    xdiff = (line1[0][0] - line1[1][0], line2[0][0] - line2[1][0])
    ydiff = (line1[0][1] - line1[1][1], line2[0][1] - line2[1][1])

    def det(a, b):
        return a[0] * b[1] - a[1] * b[0]

    div = det(xdiff, ydiff)
    if div == 0:
       raise Exception('lines do not intersect')

    d = (det(*line1), det(*line2))
    x = det(d, xdiff) / div
    y = det(d, ydiff) / div
    return x, y

print line_intersection((A, B), (C, D))

而且仅供参考，我会使用元组而不是列表来表示你的观点。 E.g。

A = (X, Y)

编辑：最初有一个错字。那是fixed 2014年9月归功于@zidik。

这只是以下公式的Python音译，其中行是（ a1 ， a2 ）和（ b1 ， b2 ）并且交点 p 。（如果分母为零，则线条没有唯一的交集。）

$\mathbf{p} = \frac{ \begin{vmatrix} \begin{vmatrix}\mathbf{a_1} & \mathbf{a_2}\end{vmatrix} & \mathbf{a_1} - \mathbf{a_2} \\ \begin{vmatrix}\mathbf{b_1} & \mathbf{b_2}\end{vmatrix} & \mathbf{b_1} - \mathbf{b_2} \end{vmatrix} }{\begin{vmatrix}\mathbf{a_1} - \mathbf{a_2} & \mathbf{b_1} - \mathbf{b_2}\end{vmatrix}}$

Answer 3

使用以下公式： https://en.wikipedia.org/wiki/Line%E2%80%93line_intersection

 def findIntersection(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4):
        px= ( (x1*y2-y1*x2)*(x3-x4)-(x1-x2)*(x3*y4-y3*x4) ) / ( (x1-x2)*(y3-y4)-(y1-y2)*(x3-x4) ) 
        py= ( (x1*y2-y1*x2)*(y3-y4)-(y1-y2)*(x3*y4-y3*x4) ) / ( (x1-x2)*(y3-y4)-(y1-y2)*(x3-x4) )
        return [px, py]

Answer 4

这是使用Shapely库的解决方案。 Shapely通常用于GIS，但是对计算几何很有用。我将您的输入从列表更改为元组。

问题

# Given these endpoints
#line 1
A = (X, Y)
B = (X, Y)

#line 2
C = (X, Y)
D = (X, Y)

# Compute this:
point_of_intersection = (X, Y)

解决方案

import shapely
from shapely.geometry import LineString, Point

line1 = LineString([A, B])
line2 = LineString([C, D])

int_pt = line1.intersection(line2)
point_of_intersection = int_pt.x, int_pt.y

print(point_of_intersection)

Answer 5

我没有在网上找到直观的解释，所以现在我已经解决了，这是我的解决方案。这是无限的线（我需要的），而不是段。

您可能记得的一些术语：

线被定义为y = mx + b OR y = slope * x + y-intercept

斜率=超过运行= dy / dx =高度/距离

Y轴截距是线与Y轴交叉的位置，其中X = 0

鉴于这些定义，这里有一些功能：

def slope(P1, P2):
    # dy/dx
    # (y2 - y1) / (x2 - x1)
    return(P2[1] - P1[1]) / (P2[0] - P1[0])

def y_intercept(P1, slope):
    # y = mx + b
    # b = y - mx
    # b = P1[1] - slope * P1[0]
    return P1[1] - slope * P1[0]

def line_intersect(m1, b1, m2, b2):
    if m1 == m2:
        print ("These lines are parallel!!!")
        return None
    # y = mx + b
    # Set both lines equal to find the intersection point in the x direction
    # m1 * x + b1 = m2 * x + b2
    # m1 * x - m2 * x = b2 - b1
    # x * (m1 - m2) = b2 - b1
    # x = (b2 - b1) / (m1 - m2)
    x = (b2 - b1) / (m1 - m2)
    # Now solve for y -- use either line, because they are equal here
    # y = mx + b
    y = m1 * x + b1
    return x,y

这是两条（无限）线之间的简单测试：

A1 = [1,1]
A2 = [3,3]
B1 = [1,3]
B2 = [3,1]
slope_A = slope(A1, A2)
slope_B = slope(B1, B2)
y_int_A = y_intercept(A1, slope_A)
y_int_B = y_intercept(B1, slope_B)
print(line_intersect(slope_A, y_int_A, slope_B, y_int_B))

输出：

(2.0, 2.0)

Answer 6

如果您的行是多点，则可以使用this version.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
"""
Sukhbinder
5 April 2017
Based on:    
"""

def _rect_inter_inner(x1,x2):
    n1=x1.shape[0]-1
    n2=x2.shape[0]-1
    X1=np.c_[x1[:-1],x1[1:]]
    X2=np.c_[x2[:-1],x2[1:]]    
    S1=np.tile(X1.min(axis=1),(n2,1)).T
    S2=np.tile(X2.max(axis=1),(n1,1))
    S3=np.tile(X1.max(axis=1),(n2,1)).T
    S4=np.tile(X2.min(axis=1),(n1,1))
    return S1,S2,S3,S4

def _rectangle_intersection_(x1,y1,x2,y2):
    S1,S2,S3,S4=_rect_inter_inner(x1,x2)
    S5,S6,S7,S8=_rect_inter_inner(y1,y2)

    C1=np.less_equal(S1,S2)
    C2=np.greater_equal(S3,S4)
    C3=np.less_equal(S5,S6)
    C4=np.greater_equal(S7,S8)

    ii,jj=np.nonzero(C1 & C2 & C3 & C4)
    return ii,jj

def intersection(x1,y1,x2,y2):
    """
INTERSECTIONS Intersections of curves.
   Computes the (x,y) locations where two curves intersect.  The curves
   can be broken with NaNs or have vertical segments.
usage:
x,y=intersection(x1,y1,x2,y2)
    Example:
    a, b = 1, 2
    phi = np.linspace(3, 10, 100)
    x1 = a*phi - b*np.sin(phi)
    y1 = a - b*np.cos(phi)
    x2=phi    
    y2=np.sin(phi)+2
    x,y=intersection(x1,y1,x2,y2)
    plt.plot(x1,y1,c='r')
    plt.plot(x2,y2,c='g')
    plt.plot(x,y,'*k')
    plt.show()
    """
    ii,jj=_rectangle_intersection_(x1,y1,x2,y2)
    n=len(ii)

    dxy1=np.diff(np.c_[x1,y1],axis=0)
    dxy2=np.diff(np.c_[x2,y2],axis=0)

    T=np.zeros((4,n))
    AA=np.zeros((4,4,n))
    AA[0:2,2,:]=-1
    AA[2:4,3,:]=-1
    AA[0::2,0,:]=dxy1[ii,:].T
    AA[1::2,1,:]=dxy2[jj,:].T

    BB=np.zeros((4,n))
    BB[0,:]=-x1[ii].ravel()
    BB[1,:]=-x2[jj].ravel()
    BB[2,:]=-y1[ii].ravel()
    BB[3,:]=-y2[jj].ravel()

    for i in range(n):
        try:
            T[:,i]=np.linalg.solve(AA[:,:,i],BB[:,i])
        except:
            T[:,i]=np.NaN


    in_range= (T[0,:] >=0) & (T[1,:] >=0) & (T[0,:] <=1) & (T[1,:] <=1)

    xy0=T[2:,in_range]
    xy0=xy0.T
    return xy0[:,0],xy0[:,1]


if __name__ == '__main__':

    # a piece of a prolate cycloid, and am going to find
    a, b = 1, 2
    phi = np.linspace(3, 10, 100)
    x1 = a*phi - b*np.sin(phi)
    y1 = a - b*np.cos(phi)

    x2=phi
    y2=np.sin(phi)+2
    x,y=intersection(x1,y1,x2,y2)
    plt.plot(x1,y1,c='r')
    plt.plot(x2,y2,c='g')
    plt.plot(x,y,'*k')
    plt.show()

Answer 7

我找到的最简洁的解决方案使用的是Sympy：https://www.geeksforgeeks.org/python-sympy-line-intersection-method/

# import sympy and Point, Line 
from sympy import Point, Line 
  
p1, p2, p3 = Point(0, 0), Point(1, 1), Point(7, 7) 
l1 = Line(p1, p2) 
  
# using intersection() method 
showIntersection = l1.intersection(p3) 
  
print(showIntersection)

如何在Python中计算两条线的交点？

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