草庐IT

基于python计算曲线的曲率

wxplol 2024-01-03 原文

文章目录


最近需要对曲线的曲率做一个粗略的估计,在此记录下。其实计算曲率就是为了求这段弧长对应的半径,也就是说,我们把曲线看成圆的弧长就行,那么问题就简单了。

一、实现原理

1.1、计算点到直线的距离——海伦公式

如下图所示,要计算A到CB的长度。

Δ \Delta ΔABC的三条边分别为a,b,c,那么海伦公式计算面积S如下:
S = p ( p − a ) ( p − b ) ( p − c ) 其 中 : p = 1 2 ( a + b + c ) S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)} \\ 其中: p=\frac{1}{2}(a+b+c) S=p(pa)(pb)(pc) :p=21(a+b+c)
将p带入海伦公式,得:
S = 1 4 ( a + b + c ) ( a + b − c ) ( a + c − b ) ( b + c − a ) S=\frac{1}{4}\sqrt{(a+b+c)(a+b-c)(a+c-b)(b+c-a)} S=41(a+b+c)(a+bc)(a+cb)(b+ca)
如下图所示,AD是A到直线BC的距离,即是AD是 Δ \Delta ΔABC边BC上的高

S = a ∗ A D 2 S=\frac{a*AD}{2} S=2aAD
即:
1 4 ( a + b + c ) ( a + b − c ) ( a + c − b ) ( b + c − a ) = a ∗ A D 2 \frac{1}{4}\sqrt{(a+b+c)(a+b-c)(a+c-b)(b+c-a)}=\frac{a*AD}{2} 41(a+b+c)(a+bc)(a+cb)(b+ca) =2aAD

合并可以得:
A D = 1 2 a ( a + b + c ) ( a + b − c ) ( a + c − b ) ( b + c − a ) AD=\frac{1}{2a}\sqrt{(a+b+c)(a+b-c)(a+c-b)(b+c-a)} AD=2a1(a+b+c)(a+bc)(a+cb)(b+ca)

1.2、弓高和弦长计算半径

如图所示,我们已知了弦长L和弓高H,需要求R。我们可以根据三角形得勾股定理求得。

对于直角三角形OPQ,OP=R-H,OQ=R,PQ= L 2 \frac{L}{2} 2L,那么计算如下:
R 2 = ( L 2 ) 2 + ( R − H ) 2 R 2 = L 4 4 + R 2 − 2 R H + H 2 2 R H = L 4 4 + H 2 R = L 2 4 + H 2 2 H R^{2}=(\frac{L}{2})^{2}+(R-H)^{2} \\ R^{2}= \frac{L^{4}}{4}+R^{2}-2RH+H^{2} \\ 2RH=\frac{L^{4}}{4}+H^{2} \\ R=\frac{\frac{L^{2}}{4}+H^{2}}{2H} R2=(2L)2+(RH)2R2=4L4+R22RH+H22RH=4L4+H2R=2H4L2+H2

二、python实现曲率计算

import numpy as np
def get_arc_curve(pts):
	'''
	获取弧度值
	:param pts:
	:return:
	'''

	# 计算弦长
	start = np.array(pts[0])
	end = np.array(pts[len(pts) - 1])
	l_arc = np.sqrt(np.sum(np.power(end - start, 2)))

	# 计算弧上的点到直线的最大距离
	# 计算公式:\frac{1}{2a}\sqrt{(a+b+c)(a+b-c)(a+c-b)(b+c-a)}
	a = l_arc
	b = np.sqrt(np.sum(np.power(pts - start, 2), axis=1))
	c = np.sqrt(np.sum(np.power(pts - end, 2), axis=1))
	dist = np.sqrt((a + b + c) * (a + b - c) * (a + c - b) * (b + c - a)) / (2 * a)
	h = dist.max()

	# 计算曲率
	r = ((a * a) / 4 + h * h) / (2 * h)

	return r


if __name__ == '__main__':
	x = np.linspace(1, 100, 99).astype(np.int64)
	y = (x ** 2)
	xy = list(zip(x, y))  # list of points in 2D space
	print(get_arc_curve(xy))

参考连接:

有弦长弓高怎么算半径

【编程】快速计算点到直线距离,不用点斜式

OpenCV:简单计算曲线弧度-弓形弧度

有关基于python计算曲线的曲率的更多相关文章

  1. python - 如何使用 Ruby 或 Python 创建一系列高音调和低音调的蜂鸣声? - 2

    关闭。这个问题是opinion-based.它目前不接受答案。想要改进这个问题?更新问题,以便editingthispost可以用事实和引用来回答它.关闭4年前。Improvethisquestion我想在固定时间创建一系列低音和高音调的哔哔声。例如:在150毫秒时发出高音调的蜂鸣声在151毫秒时发出低音调的蜂鸣声200毫秒时发出低音调的蜂鸣声250毫秒的高音调蜂鸣声有没有办法在Ruby或Python中做到这一点?我真的不在乎输出编码是什么(.wav、.mp3、.ogg等等),但我确实想创建一个输出文件。

  2. ruby-on-rails - 使用一系列等级计算字母等级 - 2

    这里是Ruby新手。完成一些练习后碰壁了。练习:计算一系列成绩的字母等级创建一个方法get_grade来接受测试分数数组。数组中的每个分数应介于0和100之间,其中100是最大分数。计算平均分并将字母等级作为字符串返回,即“A”、“B”、“C”、“D”、“E”或“F”。我一直返回错误:avg.rb:1:syntaxerror,unexpectedtLBRACK,expecting')'defget_grade([100,90,80])^avg.rb:1:syntaxerror,unexpected')',expecting$end这是我目前所拥有的。我想坚持使用下面的方法或.join,

  3. Python 相当于 Perl/Ruby ||= - 2

    这个问题在这里已经有了答案:关闭10年前。PossibleDuplicate:Pythonconditionalassignmentoperator对于这样一个简单的问题表示歉意,但是谷歌搜索||=并不是很有帮助;)Python中是否有与Ruby和Perl中的||=语句等效的语句?例如:foo="hey"foo||="what"#assignfooifit'sundefined#fooisstill"hey"bar||="yeah"#baris"yeah"另外,类似这样的东西的通用术语是什么?条件分配是我的第一个猜测,但Wikipediapage跟我想的不太一样。

  4. java - 什么相当于 ruby​​ 的 rack 或 python 的 Java wsgi? - 2

    什么是ruby​​的rack或python的Java的wsgi?还有一个路由库。 最佳答案 来自Python标准PEP333:Bycontrast,althoughJavahasjustasmanywebapplicationframeworksavailable,Java's"servlet"APImakesitpossibleforapplicationswrittenwithanyJavawebapplicationframeworktoruninanywebserverthatsupportstheservletAPI.ht

  5. 叮咚买菜基于 Apache Doris 统一 OLAP 引擎的应用实践 - 2

    导读:随着叮咚买菜业务的发展,不同的业务场景对数据分析提出了不同的需求,他们希望引入一款实时OLAP数据库,构建一个灵活的多维实时查询和分析的平台,统一数据的接入和查询方案,解决各业务线对数据高效实时查询和精细化运营的需求。经过调研选型,最终引入ApacheDoris作为最终的OLAP分析引擎,Doris作为核心的OLAP引擎支持复杂地分析操作、提供多维的数据视图,在叮咚买菜数十个业务场景中广泛应用。作者|叮咚买菜资深数据工程师韩青叮咚买菜创立于2017年5月,是一家专注美好食物的创业公司。叮咚买菜专注吃的事业,为满足更多人“想吃什么”而努力,通过美好食材的供应、美好滋味的开发以及美食品牌的孵

  6. 华为OD机试用Python实现 -【明明的随机数】 2023Q1A - 2

    华为OD机试题本篇题目:明明的随机数题目输入描述输出描述:示例1输入输出说明代码编写思路最近更新的博客华为od2023|什么是华为od,od薪资待遇,od机试题清单华为OD机试真题大全,用Python解华为机试题|机试宝典【华为OD机试】全流程解析+经验分享,题型分享,防作弊指南华为o

  7. python - 如何读取 MIDI 文件、更改其乐器并将其写回? - 2

    我想解析一个已经存在的.mid文件,改变它的乐器,例如从“acousticgrandpiano”到“violin”,然后将它保存回去或作为另一个.mid文件。根据我在文档中看到的内容,该乐器通过program_change或patch_change指令进行了更改,但我找不到任何在已经存在的MIDI文件中执行此操作的库.他们似乎都只支持从头开始创建的MIDI文件。 最佳答案 MIDIpackage会为您完成此操作,但具体方法取决于midi文件的原始内容。一个MIDI文件由一个或多个音轨组成,每个音轨是十六个channel中任何一个上的

  8. 基于C#实现简易绘图工具【100010177】 - 2

    C#实现简易绘图工具一.引言实验目的:通过制作窗体应用程序(C#画图软件),熟悉基本的窗体设计过程以及控件设计,事件处理等,熟悉使用C#的winform窗体进行绘图的基本步骤,对于面向对象编程有更加深刻的体会.Tutorial任务设计一个具有基本功能的画图软件**·包括简单的新建文件,保存,重新绘图等功能**·实现一些基本图形的绘制,包括铅笔和基本形状等,学习橡皮工具的创建**·设计一个合理舒适的UI界面**注明:你可能需要先了解一些关于winform窗体应用程序绘图的基本知识,以及关于GDI+类和结构的知识二.实验环境Windows系统下的visualstudio2017C#窗体应用程序三.

  9. 「Python|Selenium|场景案例」如何定位iframe中的元素? - 2

    本文主要介绍在使用Selenium进行自动化测试或者任务时,对于使用了iframe的页面,如何定位iframe中的元素文章目录场景描述解决方案具体代码场景描述当我们在使用Selenium进行自动化测试的时候,可能会遇到一些界面或者窗体是使用HTML的iframe标签进行承载的。对于iframe中的标签,如果直接查找是无法找到的,会抛出没有找到元素的异常。比如近在咫尺的例子就是,CSDN的登录窗体就是使用的iframe,大家可以尝试通过F12开发者模式查看到的tag_name,class_name,id或者xpath来定位中的页面元素,会抛出NoSuchElementException异常。解决

  10. 计算机毕业设计ssm+vue基本微信小程序的小学生兴趣延时班预约小程序 - 2

    项目介绍随着我国经济迅速发展,人们对手机的需求越来越大,各种手机软件也都在被广泛应用,但是对于手机进行数据信息管理,对于手机的各种软件也是备受用户的喜爱小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发被用户普遍使用,为方便用户能够可以随时进行小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的数据信息管理,特开发了小程序的设计与开发的管理系统。小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的开发利用现有的成熟技术参考,以源代码为模板,分析功能调整与小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的实际需求相结合,讨论了小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的使用。开发环境开发说明:前端使用微信微信小程序开发工具:后端使用ssm:VU

随机推荐