给我一份复杂的空间圆弧轨迹算法代码
时间: 2023-11-17 11:08:20 浏览: 38
以下是一个复杂的空间圆弧轨迹算法代码,它使用了三次贝塞尔曲线和插值法来生成平滑的圆弧轨迹:
```c++
// 计算三次贝塞尔曲线上的点
Point3D bezier(Point3D p0, Point3D p1, Point3D p2, Point3D p3, double t) {
double t2 = t * t;
double t3 = t2 * t;
double u = 1 - t;
double u2 = u * u;
double u3 = u2 * u;
double x = u3 * p0.x + 3 * u2 * t * p1.x + 3 * u * t2 * p2.x + t3 * p3.x;
double y = u3 * p0.y + 3 * u2 * t * p1.y + 3 * u * t2 * p2.y + t3 * p3.y;
double z = u3 * p0.z + 3 * u2 * t * p1.z + 3 * u * t2 * p2.z + t3 * p3.z;
return Point3D(x, y, z);
}
// 计算圆弧插值点
Point3D interpolateArc(Point3D start, Point3D end, Point3D center, double radius, bool clockwise, double t) {
// 计算起点和终点相对于圆心的向量
Vector3D startToCenter = center - start;
Vector3D endToCenter = center - end;
// 计算圆心角度
double startAngle = atan2(startToCenter.y, startToCenter.x);
double endAngle = atan2(endToCenter.y, endToCenter.x);
double angle = clockwise ? (startAngle - endAngle) : (endAngle - startAngle);
// 确保角度是正值
if (angle < 0) {
angle += 2 * M_PI;
}
// 计算圆心角度对应的参数值
double t0 = 0;
double t1 = angle / (2 * M_PI);
// 计算起点和终点对应的参数值
double tStart = t0 + (t1 - t0) * 0.1;
double tEnd = t1 - (t1 - t0) * 0.1;
// 计算起点、终点和圆心对应的贝塞尔控制点
Point3D startControl = start + startToCenter * 0.33;
Point3D endControl = end + endToCenter * 0.33;
Vector3D startToEnd = end - start;
Vector3D startToCenterNormalized = startToCenter.normalized();
Vector3D startToEndNormalized = startToEnd.normalized();
Point3D centerControl = center + startToCenterNormalized.cross(startToEndNormalized) * radius * 0.33;
// 计算三次贝塞尔曲线上的点
Point3D p0 = start;
Point3D p1 = startControl;
Point3D p2 = centerControl;
Point3D p3 = endControl;
Point3D p4 = end;
if (t < tStart) {
return p0;
} else if (t < tEnd) {
double tNormalized = (t - tStart) / (tEnd - tStart);
return bezier(p0, p1, p2, p3, tNormalized);
} else {
return p4;
}
}
// 生成圆弧轨迹
void generateArcTrajectory(Point3D start, Point3D end, Point3D center, double radius, bool clockwise, double step) {
// 计算圆心角度
Vector3D startToCenter = center - start;
Vector3D endToCenter = center - end;
double startAngle = atan2(startToCenter.y, startToCenter.x);
double endAngle = atan2(endToCenter.y, endToCenter.x);
double angle = clockwise ? (startAngle - endAngle) : (endAngle - startAngle);
if (angle < 0) {
angle += 2 * M_PI;
}
// 计算插补步长
if (step < 0.01) {
step = 0.01;
}
// 从起点开始插补
for (double t = 0; t <= 1; t += step / angle) {
// 计算插值点
Point3D p = interpolateArc(start, end, center, radius, clockwise, t);
// 输出当前点的坐标
printf("(%lf, %lf, %lf)\n", p.x, p.y, p.z);
}
}
```
在这个代码中,我们首先定义了一个计算三次贝塞尔曲线上的点的函数 `bezier`。然后,我们定义了一个计算圆弧插值点的函数 `interpolateArc`,该函数根据输入的起点、终点、圆心和半径,计算出圆弧上对应参数值为 `t` 的点。该函数首先计算起点和终点相对于圆心的向量,然后计算圆心角度。接下来,我们计算圆心角度对应的参数范围,并计算起点、终点和圆心对应的贝塞尔控制点。最后,我们根据三次贝塞尔曲线计算出插值点。
最后,我们定义了一个生成圆弧轨迹的函数 `generateArcTrajectory`。该函数首先计算圆心角度和插补步长。然后,我们从起点开始插补,逐步计算圆弧上的点的坐标,并输出每个点的坐标。在计算每个点的坐标时,我们使用 `interpolateArc` 函数来插值计算。
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