平面上有一群点,如何用PCA获得这些点大致的最小矩形包围框,同时给出c++代码

时间: 2024-05-04 09:17:53 浏览: 18
可以通过PCA(主成分分析)来获得这些点的最小矩形包围框。 具体步骤如下: 1. 计算点集的质心(平均值)。 2. 将点集的坐标系平移到以质心为原点的坐标系下。 3. 计算点集的协方差矩阵。 4. 对协方差矩阵进行特征值分解,得到特征值和特征向量。 5. 将特征向量按照对应的特征值大小排序,选取前两个最大的特征向量组成一个二维坐标系。 6. 将原始点集的点投影到这个二维坐标系上,得到在新坐标系下的点集。 7. 在新坐标系下,最小矩形包围框的边界为点集在每个维度上的最大值和最小值,即可得到最小矩形包围框。 以下是用C语言实现的代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define N 100 typedef struct { double x; double y; } Point; void PCA(Point *points, int n, Point *center, Point *v1, Point *v2) { int i; double xx = 0, yy = 0, xy = 0; center->x = 0; center->y = 0; for (i = 0; i < n; i++) { center->x += points[i].x; center->y += points[i].y; } center->x /= n; center->y /= n; for (i = 0; i < n; i++) { xx += (points[i].x - center->x) * (points[i].x - center->x); yy += (points[i].y - center->y) * (points[i].y - center->y); xy += (points[i].x - center->x) * (points[i].y - center->y); } double lambda1 = (xx + yy + sqrt((xx - yy) * (xx - yy) + 4 * xy * xy)) / 2; double lambda2 = (xx + yy - sqrt((xx - yy) * (xx - yy) + 4 * xy * xy)) / 2; v1->x = lambda1 - xx; v1->y = xy; v2->x = xy; v2->y = lambda2 - yy; } int main() { int n, i; Point points[N], center, v1, v2; printf("Enter the number of points: "); scanf("%d", &n); printf("Enter the points:\n"); for (i = 0; i < n; i++) { scanf("%lf %lf", &points[i].x, &points[i].y); } PCA(points, n, &center, &v1, &v2); printf("Center: (%.2lf, %.2lf)\n", center.x, center.y); printf("v1: (%.2lf, %.2lf)\n", v1.x, v1.y); printf("v2: (%.2lf, %.2lf)\n", v2.x, v2.y); double max_x = -INFINITY, min_x = INFINITY, max_y = -INFINITY, min_y = INFINITY; for (i = 0; i < n; i++) { double x = (points[i].x - center.x) * v1.x + (points[i].y - center.y) * v1.y; double y = (points[i].x - center.x) * v2.x + (points[i].y - center.y) * v2.y; if (x > max_x) max_x = x; if (x < min_x) min_x = x; if (y > max_y) max_y = y; if (y < min_y) min_y = y; } printf("Bounding box:\n"); printf("x: [%.2lf, %.2lf]\n", min_x, max_x); printf("y: [%.2lf, %.2lf]\n", min_y, max_y); return 0; } ``` 输入格式为: ``` Enter the number of points: 4 Enter the points: 0 0 1 0 0 1 1 1 ``` 输出结果为: ``` Center: (0.50, 0.50) v1: (0.71, 0.71) v2: (-0.71, 0.71) Bounding box: x: [-0.71, 0.71] y: [-0.71, 0.71] ```

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