c++ - 射线-三角形相交 C++

Question

我正在测试射线是否与三角形相交。目前，我正在使用以下代码来测试三角形与从原点到三角形中点的射线之间是否存在交点:

Ray<float> *ray = new Ray<float>(Vec3<float>(0), chosenTriangle->GetTriangleMidpoint()); 

旁边是 Vec3 对象，我用它来存储 vector 操作:

template<typename T>
class Vec3
{
public:
    T x, y, z;
    Vec3() : x(T(0)), y(T(0)), z(T(0)) { }
    Vec3(T xx) : x(xx), y(xx), z(xx) { }

    Vec3(T xx, T yy, T zz) : x(xx), y(yy), z(zz) {}
    Vec3& normalize()
    {
        T nor2 = length2();
        if (nor2 > 0) {
            T invNor = 1 / sqrt(nor2);
            x *= invNor, y *= invNor, z *= invNor;
        }
        return *this;
    }

    Vec3<T> operator * (const T &f) const { return Vec3<T>(x * f, y * f, z * f); }
    Vec3<T> operator * (const Vec3<T> &v) const { return Vec3<T>(x * v.x, y * v.y, z * v.z); }
    T dot(const Vec3<T> &v) const { return x * v.x + y * v.y + z * v.z; }
    Vec3<T> operator - (const Vec3<T> &v) const { return Vec3<T>(x - v.x, y - v.y, z - v.z); }
    Vec3<T> operator + (const Vec3<T> &v) const { return Vec3<T>(x + v.x, y + v.y, z + v.z); }
    bool operator == (const Vec3<T> &v) { return x == v.x && y == v.y && z == v.z; }
    Vec3<T> operator - () const { return Vec3<T>(-x, -y, -z); }
    T length2() const { return x * x + y * y + z * z; }
    T length() const { return sqrt(length2()); }
    Vec3<T> CrossProduct(Vec3<T> other)
    { 
        return Vec3<T>(y*other.z - other.y*z, x*other.z - z*other.x, x*other.y - y*other.x); 
    }
    friend std::ostream & operator << (std::ostream &os, const Vec3<T> &v)
    {
        os << "[" << v.x << " " << v.y << " " << v.z << "]";
        return os;
    }

所选择的三角形和射线具有以下值，其中vertA、vertB 和vertC 是三角形的顶点并找到在代表三角形的对象中。

计算指定射线与交点之间是否存在交点的代码如下。此代码位于三角形对象方法中，其中 vertA、vertB 和 vertC 是全局变量。

bool CheckRayIntersection(Vec3<T> &o, Vec3<T> &d)
{
    Vec3<T> e1 = vertB - vertA;
    Vec3<T> e2 = vertC - vertA;
    Vec3<T> p = d.CrossProduct(e2);
    T a = e1.dot(p);

    if(a == 0)
        return false;

    float f = 1.0f/a;

    Vec3<T> s = o - vertA;
    T u = f * s.dot(p);
    if(u < 0.0f || u > 1.0f)
        return false;

    Vec3<T> q = s.CrossProduct(e1);
    T v = f * d.dot(q);

    if(v < 0.0f || u+v > 1.0f)
        return false;

    T t = f * e2.dot(q);

    return (t >= 0);
    
}

我仍然从该函数返回一个 false，但我假设它应该返回一个 true，因为通过三角形中点的 vector 应该在中点与三角形相交。谁能告诉我我的代码有什么问题？还是返回的 false 实际上是正确的？

Answer 1

根据您的数据，我通过对光线方向进行归一化(这是代码中唯一明显的变化)设法获得了一致的结果。

下面是代码实现(我引用了论文，优化的不是很好):

struct quickVect
{

   float x,y,z;
   float l;
 };

#define DOT(v1,v2) (v1.x*v2.x + v1.y*v2.y+v1.z*v2.z)
#define CROSS(rez,v1,v2) \
rez.x  = v1.y*v2.z - v1.z*v2.y; \
rez.y  = v1.z*v2.x - v1.x*v2.z; \
rez.z  = v1.x*v2.y - v1.y*v2.x;

#define SUB(rez,v1,v2) \
rez.x = v1.x-v2.x; \
rez.y = v1.y-v2.y; \
rez.z = v1.z-v2.z;


#define LENGTH(v) (sqrtf(v.x* v.x + v.y*v.y + v.z*v.z))

#define NORMALIZE(v) \
v.l = LENGTH(v); \
v.x = v.x / v.l; \
v.y = v.y / v.l; \
v.z = v.z / v.l;

#define EPSILON 0.000001f

//#define TEST_CULL

bool testIntersection(quickVect& v1, quickVect& v2, quickVect& v3, quickVect& orig,quickVect& dir)
{
 quickVect e1,e2,pvec,qvec,tvec;

 SUB(e1,v2,v1);
 SUB(e2,v3,v1);

 CROSS(pvec,dir,e2);

 NORMALIZE(dir);
 //NORMALIZE(pvec);
 float det = DOT(pvec,e1);
#ifdef TEST_CULL
if (det <EPSILON)
{

    return false;
}
SUB(tvec,orig,v1);
float u = DOT(tvec,pvec);
if (u < 0.0 || u > det)
{

    return false;
}
CROSS(qvec,tvec,e1);
float v = DOT(dir,qvec);
if (v < 0.0f || v + u > det)
{

    return false;
}
#else
 if (det < EPSILON && det > -EPSILON )
 {

     return false;
 }

 float invDet = 1.0f / det;
 SUB(tvec,orig,v1);
// NORMALIZE(tvec);
 float u = invDet * DOT(tvec,pvec);
 if (u <0.0f || u > 1.0f)
 {

     return false;
 }
 CROSS(qvec,tvec,e1);
// NORMALIZE(qvec);
 float v = invDet* DOT(qvec,dir);
 if (v < 0.0f || u+v > 1.0f)
 {

     return false;
 }
#endif
 return true;
}