快速光线和多边形相交

我正在编写我自己的小游戏，它应该有这里描述的可见性效果。我的世界由多边形组成，每个多边形都有一个边列表(按CW排序(。我现在想要(如文章中所述(将光线投射到多边形的边缘，找到交点并检索定义可见区域的多边形。

因此，我为Vectors、Points、Edges和Polygons编写了一个类，并调整了交集算法，使其能够与我的代码一起使用。

然后我测试了它，一切都很好，但当我在for循环中运行交集算法来模拟处理的大量边缘(从100开始，直到1000(时，fps急剧下降，100个边缘"仅"300fps(之前是3000(，我认为300个边缘下降到60以下。这对我来说似乎是一个很大的下降，因为我想在我的Lightsource中重用这段代码，然后我想我会很快想出处理300多个Edges的方法，它应该在功能较弱的处理器上快速运行(我得到了一个xeon e1230v3(。

我发现，只调用EdgeIntersection程序运行速度会快很多倍，但我肯定需要循环通过多边形中的边，所以这是不可能的。

我的源代码：

Vector.h/.cpp：具有两个浮点(X，Y(、getters&旋转设置器

Vertex.h/.cpp：具有位置向量的基点类，getters&setters和一个布尔值，用于指示它是否为交集顶点

Edge.h/.cpp具有起始/结束顶点、getters&setters和旋转函数(使用Vector.rerotate(((

多边形.h:

#pragma once
#include <vector>
#include "Edge.h"
namespace geo
{
class Polygon
{
private:
    std::vector<Edge> edges;
public:
    Polygon();
    Polygon(std::vector<Edge> edges);
    ~Polygon();
    std::vector<Edge> getEdges();
    Edge getEdge(int index);
    int getEdgeCount();
    void setEdges(std::vector<Edge> edges);
    void setEdge(Edge e, int index);
    void addEdge(Edge e);
    void removeEdge(int index);
};
}

Ray.h:

#pragma once
#include "Vertex.h"
class Ray
{
private:
    geo::Vertex origin;
    geo::Vector dir;
public:
    Ray();
    Ray(geo::Vertex origin, geo::Vector dir);
    ~Ray();
    geo::Vertex getOrigin();
    geo::Vector getDirection();
    void setOrigin(geo::Vertex origin);
    void setDirection(geo::Vector dir);
};

LightModule.h:

#pragma once
#include "Polygon.h"
#include "Ray.h"
class LightModule
{
private:
//List of blocking Polygons
std::vector<geo::Polygon>* blockingPolygons;
std::vector<Ray> rays;
geo::Polygon bounds;
geo::Polygon visible;
/*geo::Polygon blocked;*/
//HitDetection Class later
geo::Vertex getIntersection(Ray r, geo::Edge* e);
geo::Vertex getClosestIntersection(Ray r, geo::Polygon *p);
public:
LightModule();
LightModule(std::vector<geo::Polygon>* blockingPolygons);
~LightModule();
//Set the Blocking Polygons
void setBlockingPolygons(std::vector<geo::Polygon>* blockingPolygons);
geo::Vertex callCI(Ray r, geo::Polygon* p);
geo::Vertex callI(Ray r, geo::Edge* e);
//Cast Rays towards Vertecies and store them in rays
void updateRays();
//Update Visibility Polygon
void updateVisible();
//Return Visibility Polygon
geo::Polygon* getVisible();
};

LightMModule.cpp:

#include "LightModule.h"

LightModule::LightModule()
{
rays.clear();
}
LightModule::LightModule(std::vector<geo::Polygon>* blockingPolygons)
{
this->blockingPolygons = blockingPolygons;
rays.clear();
}
LightModule::~LightModule()
{
}
void LightModule::setBlockingPolygons(std::vector<geo::Polygon>* blockingPolygons)
{
this->blockingPolygons = blockingPolygons;
}
//Test-cast a Ray (will follow mouse in the Test)
void LightModule::updateRays()
{
Ray r(geo::Vertex(geo::Vector(200, 100)), geo::Vector(-100, 0));
rays.push_back(r);
}
void LightModule::updateVisible()
{
}
//Both for Testing will later be part of a seperate class
geo::Vertex LightModule::callCI(Ray r, geo::Polygon *p)
{
return this->getClosestIntersection(r, p);
}
geo::Vertex LightModule::callI(Ray r, geo::Edge* e)
{
return this->getIntersection(r, e);
}

//TEST
geo::Vertex LightModule::getIntersection(Ray r, geo::Edge* e)
{
geo::Vertex v;
v.setIntersectVert(false);
float r_px = r.getOrigin().getPosition().getX();
float r_py = r.getOrigin().getPosition().getY();
float r_dx = r.getDirection().getX();
float r_dy = r.getDirection().getY();
float s_px = e->getOrigin().getPosition().getX();
float s_py = e->getOrigin().getPosition().getY();
float s_dx = e->getDirection().getX();
float s_dy = e->getDirection().getY();
float r_mag = sqrt(r_dx*r_dx + r_dy*r_dy);
float s_mag = sqrt(s_dx*s_dx + s_dy*s_dy);
if (r_dx / r_mag == s_dx / s_mag && r_dy / r_mag == s_dy / s_mag)
{
    return v;
}
float T2 = (r_dx*(s_py - r_py) + r_dy*(r_px - s_px)) / (s_dx*r_dy - s_dy*r_dx);
float T1 = (s_px + s_dx*T2 - r_px) / r_dx;
if (T1 < 0 /*|| T1 > 1 For Lines*/)
{
    return v;
}
if (T2 < 0 || T2 > 1)
{
    return v;
}
v.setIntersectVert(true);
v.setPosition(geo::Vector(r_px + r_dx*T1, r_py + r_dy*T1));
return v;
}
geo::Vertex LightModule::getClosestIntersection(Ray r, geo::Polygon *p)
{
geo::Vertex v;
v.setIntersectVert(false);
geo::Vertex v_nearest(geo::Vector(0, 0));
v_nearest.setIntersectVert(false);
geo::Vector h1;
geo::Vector h2;
for (int i = 0; i < p->getEdges().size(); i++)
{
    v = this->getIntersection(r, &p->getEdges().at(i));
    h1.setX(v.getPosition().getX() - r.getOrigin().getPosition().getX());
    h1.setY(v.getPosition().getY() - r.getOrigin().getPosition().getY());
    h2.setX(v_nearest.getPosition().getX() - r.getOrigin().getPosition().getX());
    h2.setY(v_nearest.getPosition().getY() -                     r.getOrigin().getPosition().getY());
    if (i < 1)
        v_nearest = v;
    else if (v.isIntersectVert() == true && h1.getLength() < h2.getLength())
    {
        v_nearest = v;
    }
}
return v_nearest;
}

对于测试，我创建了一个多边形一个LightModule，并调用updateRays，然后调用辅助函数callCI((。我知道当我必须级联我的getter和setter时，我的代码会变得非常混乱，我必须解决这个问题，但对于其他人来说，我希望一切都可以理解，如果不能随意询问的话。刚刚提到的是，我用顶点阵列测试绘制我的对象，但我不需要相交过程的图形输出，我只需要可见的多边形。

再次指出：我需要一种更快的方法来找到射线和多边形之间的交点，因为我不知道我的代码中是否做错了什么，所以我把它都发布在这里，这样有人可能会帮助我提高代码的效率，或者向我展示一种不同的方法来解决我的问题。

祝你今天愉快，谢谢你的回答：(Paul

编辑：首先对多边形进行三角测量，然后进行射线三角相交测试，会有意义地更快吗？