Python：多边形中的点、边界和顶点检查（光线投射）

因此，我编写了一些代码来检查点[（x，y）]是否位于多边形[（x，y），（x，y），（x，y），（x，y）]内，但是如果该点位于边界或顶点上，代码将失败，我需要将其归类为位于多边形内。代码如下：

def areasign(poly):
    sumarea = 0
    for i in range(0, len(poly)-1):
        xi = poly[i][0]
        yi = poly[i][1]
        xj = poly[i+1][0]
        yj = poly[i+1][1]
        sumarea = sumarea + ((xi*yj)-(yi*xj))

    if sumarea == 0: return 0
    if sumarea < 0:  return -1
    if sumarea > 0:  return 1

def lineintersection(xy, ij):
    xyi = []
    xyj = []
    ijx = []
    ijy = []
    xyi.extend(xy)
    xyj.extend(xy)
    xyi.append(ij[0])
    xyj.append(ij[1])
    xyi.append(xy[0])
    xyj.append(xy[0])
    ijx.extend(ij)
    ijy.extend(ij)
    ijx.append(xy[0])
    ijy.append(xy[1])
    ijx.append(ij[0])
    ijy.append(ij[0])
    a = areasign(xyi)
    b = areasign(xyj)
    c = areasign(ijx)
    d = areasign(ijy)
    if (a!= b) and (c!=d):
        return True
    else:
        return False


def openpointfile(fname):
    p = []
    f = open(fname)
    for line in f:
        line = line.replace('POINT(', '')
        line = line.replace(')', '')
        vals = line.split(' ')
        res = map(float, vals)
        ctuple = tuple(res)
        p.append(ctuple)
        print ctuple
    f.close()
    return p

points =         openpointfile('C:/Users/Dan/Documents/Informatics/Data/Point_On_Line.txt')

def openpolygonfile(fname):
    p = []
    f = open(fname)
    for line in f:
        line = line.replace('POLYGON((', '')
        line = line.replace('))', '')
        s = line.split(',')
        poly = []
        for coord in s:
            vals = coord.split(' ')
            res = map(float, vals)
            ctuple = tuple(res)
            poly.append(ctuple)
        p.append(poly)      
    f.close()
    return p

polys = openpolygonfile('C:/Users/Dan/Documents/Informatics/Data/Polygon_On_Line.txt')

def pointinpoly(points, polys):
    infinity = tuple([100000000.0, 100000010.0])
    sum = 0
    testline = (points, infinity)
    for i in range(0, len(poly)-1):
        start = poly[i]
        end = poly[i+1]
        line = (start, end)
        l = lineintersection(line, testline)
        if l == True:
            sum = sum + 1
    if sum % 2 == 0:
        return  False
    else:
        return True

pointcount = 0
for point in points:
    pointcount = pointcount + 1
    polycount = 0
    for poly in polys:
        polycount = polycount + 1
        l = pointinpoly(point, poly)
        res = 'Point ' + str(pointcount) + ' lies within Polygon ' + str(polycount) + ' = ' + str(l)
        print l
        print (res)

def区域标志（多边形）：
面积=0
对于范围（0，len（poly）-1）内的i：
席＝聚[i]〔0〕
yi=poly[i][1]
xj=poly[i+1][0]
yj=poly[i+1][1]
sumarea=sumarea+（（xi*yj）-（yi*xj））
如果sumarea==0：返回0
如果面积小于0：返回-1
如果sumarea>0：返回1
def测线交点（xy，ij）：
xyi=[]
xyj=[]
ijx=[]
ijy=[]
扩展（xy）
扩展（xy）
xyi.append（ij[0]）
xyj.append（ij[1]）
附加（xy[0]）
附加（xy[0]）
ijx.extend（ij）
扩展（ij）
ijx.append（xy[0]）
ijy.append（xy[1]）
ijx.append（ij[0]）
ijy.append（ij[0]）
a=区域符号（xyi）
b=区域标志（xyj）
c=区域标志（ijx）
d=区域标志（ijy）
如果（a！=b）和（c！=d）：
返回真值
其他：
返回错误
def openpointfile（fname）：
p=[]
f=打开（fname）
对于f中的行：
直线=直线。替换（'点（'，''）
行=行。替换（'），“”）
VAL=行分割（“”）
res=映射（浮点，VAL）
ctuple=元组（res）
p、 附加（ctuple）
印刷品
f、 关闭（）
返回p
points=openpointfile（'C:/Users/Dan/Documents/Informatics/Data/Point\u On\u Line.txt'）
def OpenPolyConfigure（fname）：
p=[]
f=打开（fname）
对于f中的行：
直线=直线。替换（'多边形（（'，''）
行=行。替换（'），“”）
s=行。拆分（'，'）
多边形=[]
对于s中的coord：
VAL=坐标拆分（“”）
res=映射（浮点，VAL）
ctuple=元组（res）
多边形附加（ctuple）
p、 附加（多边形）
f、 关闭（）
返回p
polys=openpolyConfigure（'C:/Users/Dan/Documents/Informatics/Data/Polygon\u On\u Line.txt'）
def pointinpoly（点、多边形）：
无穷大=元组（[100000000.00100000010.0]）
总和=0
测试线=（点，无穷大）
对于范围（0，len（poly）-1）内的i：
开始=多边形[i]
结束=多边形[i+1]
行=（开始、结束）
l=直线交点（直线、测线）
如果l==真：
总和=总和+1
如果总和%2==0：
返回错误
其他：
返回真值
点计数=0
对于点到点：
点计数=点计数+1
多计数=0
对于多边形中的多边形：
多计数=多计数+1
l=点多边形（点，多边形）
res='Point'+str（pointcount）+'位于多边形'+str（polycount）+'='+str（l）内
打印l
打印（res）

就像我之前说的，如果点位于边界或顶点上，这不起作用，我在这里找到了一个函数，它似乎起作用，但我找不到一种方法来将我的文件转换为函数的正确格式，并使它在多边形列表上迭代

def point_in_poly(x,y,poly):

   # check if point is a vertex
   if (x,y) in poly: return "IN"

   # check if point is on a boundary
   for i in range(len(poly)):
      p1 = None
      p2 = None
      if i==0:
         p1 = poly[0]
         p2 = poly[1]
      else:
         p1 = poly[i-1]
         p2 = poly[i]
      if p1[1] == p2[1] and p1[1] == y and x > min(p1[0], p2[0]) and x < max(p1[0], p2[0]):
         return "IN"

   n = len(poly)
   inside = False

   p1x,p1y = poly[0]
   for i in range(n+1):
      p2x,p2y = poly[i % n]
      if y > min(p1y,p2y):
         if y <= max(p1y,p2y):
            if x <= max(p1x,p2x):
               if p1y != p2y:
                  xints = (y-p1y)*(p2x-p1x)/(p2y-p1y)+p1x
               if p1x == p2x or x <= xints:
                  inside = not inside
      p1x,p1y = p2x,p2y

   if inside: return "IN"
   else: return "OUT"

def point_in_poly（x，y，poly）：
#检查点是否为顶点
如果多边形中有（x，y）：返回“in”
#检查点是否位于边界上
对于范围内的i（len（poly））：
p1=无
p2=无
如果i==0：
p1=多边形[0]
p2=多边形[1]
其他：
p1=多边形[i-1]
p2=多边形[i]
如果p1[1]==p2[1]和p1[1]==y和x>min（p1[0]，p2[0]）和xmin（p1y，p2y）：
如果你能把它安装得匀称些的话？有了它，就可以很容易地创建多段线和点集合，以查看单个点是否与它们中的任何一个相接触。如果事实上，使用shapely，我认为您甚至不需要担心边缘情况。对于我的一个项目，不幸的是，我们不允许使用shapely，因为我们需要使用它来测试它。我曾想过使用matplotlib和路径，但在看了6个小时后，我的头脑爆炸了，这也行。看看我在github上的pygridgen库，我有一个函数，它使用matplotlib来测试多边形中的点。不过，我不确定它是如何处理边界点的。谢谢您的回复！我现在要看一看：）你能安装得匀称吗？有了它，就可以很容易地创建多段线和点集合，以查看单个点是否与它们中的任何一个相接触。如果事实上，使用shapely，我认为您甚至不需要担心边缘情况。对于我的一个项目，不幸的是，我们不允许使用shapely，因为我们需要使用它来测试它。我曾想过使用matplotlib和路径，但在看了6个小时后，我的头脑爆炸了，这也行。看看我在github上的pygridgen库，我有一个函数，它使用matplotlib来测试多边形中的点。不过，我不确定它是如何处理边界点的。谢谢您的回复！我现在来看看：）