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1、线和平面碰撞。传入参数:线（起点，终点），平面（三个顶点）
调用：IntersectedPlane(vTriangle, vLine);
bool IntersectedPlane(CVector3 vTriangle[], CVector3 vLine[])
{
float distance1=0, distance2=0;
CVector3 vNormal = Normal(vTriangle); //三角形法向量
// originDistance 为 Ax+By+Cz+D=0中的D (A,B,C为法向量)
float originDistance = PlaneDistance(vNormal, vTriangle[0]);
//求出线段两端点到平面的距离，若距离相乘为负，相交，否则不相交
distance1 = ((vNormal.x * vLine[0].x) + // Ax +
(vNormal.y * vLine[0].y) + // Bx +
(vNormal.z * vLine[0].z)) + originDistance; // Cz + D
distance2 = ((vNormal.x * vLine[1].x) + // Ax +
(vNormal.y * vLine[1].y) + // Bx +
(vNormal.z * vLine[1].z)) + originDistance; // Cz + D
if(distance1 * distance2 >= 0)
return false;
return true;
}
2.线段和多边形相交，参数：多边形顶点数组,线段，多边形顶点个数
IntersectedPolygon(vTriangle, vLine, 3);
bool IntersectedPolygon(CVector3 vPoly[], CVector3 vLine[], int verticeCount)
{
CVector3 vNormal = {0};
float originDistance = 0;
//如果不和多边形所在平面相交，则不相交
if(!IntersectedPlane(vPoly, vLine, vNormal, originDistance))
return false;
//求出线和平面的交点
CVector3 vIntersection = IntersectionPoint(vNormal, vLine, originDistance);
//如果交点在多边形内，就相交
if(InsidePolygon(vIntersection, vPoly, verticeCount))
return true;
return false;
}
辅助函数1：IntersectionPoint（）返回线和平面的交点
思路：求出点与点和平面交点的距离1，用起始点+线段方向*距离1,求出交点
CVector3 IntersectionPoint(CVector3 vNormal, CVector3 vLine[], double distance)
{
CVector3 vPoint = {0}, vLineDir = {0};
double Numerator = 0.0, Denominator = 0.0, dist = 0.0;
vLineDir = Vector(vLine[1], vLine[0]); //得到线向量
vLineDir = Normalize(vLineDir); //标准化
//注意1：为什么要加负号，假设线段方向从平面正面指向背面。求线段到线段和平面间交点的距离(为正)
//1.点在平面正面，x1:Ax+By+Cz+D>0，线段方向和法向量的夹角x2:cos<0，dist=-x1/x2>0
//2.点在平面背面，x1:Ax+By+Cz+D<0,线段方向和法向量的夹角x2:cos<0，dist=-x1/x2<0
//在最终计算交点交点时， vPoint.x = vLine[0].x + vLineDir.x * dist;
//不管点在哪一面，交点始终指向平面
//注意2：线段：起点
vLine[0]，方向vLineDir，定义射线 vLine[0]+t*vLineDir
//Ax+By+Cz为原点到平面的距离，在之前定义了Ax+By+Cz+distance=0
//所以原点到已知平面的距离为 -distance
//若线段和射线相交（ vLine[0]+t*vLineDir）*vNormal=-distance
//t=（-distance-vLine[0]*vNormal）/(vNormal*vLineDir)
Numerator = - (vNormal.x * vLine[0].x + vNormal.y * vLine[0].y +
vNormal.z * vLine[0].z + distance); //线段起点到平面的距离
Denominator = Dot(vNormal, vLineDir); //法线和线段夹角的cos值
if( Denominator == 0.0) //如何平面法向量和线段垂直，线段在平面上，返回线段上任意一点
return vLine[0];
dist = Numerator / Denominator; //线段起点到和平面交点的距离
vPoint.x = (float)(vLine[0].x + (vLineDir.x * dist));
vPoint.y = (float)(vLine[0].y + (vLineDir.y * dist));
vPoint.z = (float)(vLine[0].z + (vLineDir.z * dist));
return vPoint;
}
辅助函数2：InsidePolygon（）判断点是否在多边形内
思路:当点在多边形内时，点和多边形任意两个角形成的角度之和等于360
bool InsidePolygon(CVector3 vIntersection, CVector3 Poly[], long verticeCount)
{
const double MATCH_FACTOR = 0.9999;
double Angle = 0.0;
CVector3 vA, vB;
for (int i = 0; i < verticeCount; i++)
{
vA = Vector(Poly[i], vIntersection);
vB = Vector(Poly[(i + 1) % verticeCount], vIntersection);
Angle += AngleBetweenVectors(vA, vB); //返回（vA*vB）/(|vA|*|vB|)的arcos
}
if(Angle >= (MATCH_FACTOR * (2.0 * PI)) )
return TRUE;
return FALSE;
}
3.求一个球的球心到一条线段上的最近点，参数：线段点1，线段点2，小球球心
ClosestPointOnLine(g_vLine[0], g_vLine[1], g_vPosition);
思路：球心vPoint，线段起点vA，终点vB，求出线段起点到小球球心向量在线段上的投影长度，
线段起点+投影长度*线段方向即为所求
CVector3 ClosestPointOnLine(CVector3 vA, CVector3 vB, CVector3 vPoint)
{
CVector3 vVector1 = vPoint - vA; //线段起点到小球球心向量
CVector3 vVector2 = Normalize(vB - vA); //线段方向
float d = Distance(vA, vB); //d为线段长度
float t = Dot(vVector2, vVector1); //t为投影长度
if (t <= 0) //如果投影长度<0，为起点为最近点
return vA;
if (t >= d) //如果投影长度>线段长度，终点为最近点
return vB;
CVector3 vVector3 = vVector2 * t;
CVector3 vClosestPoint = vA + vVector3;
return vClosestPoint;
}
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