Punkt in Polygon: Raytracing vs. Matplotlib – Welche Methode gewinnt?

Überprüfung der Punkteindämmung in einem Polygon: Raytracing vs. Matplotlib

Um festzustellen, ob ein Punkt innerhalb eines Polygons liegt, gibt es zwei Hauptmethoden häufig verwendet: Raytracing und path.contains_points von Matplotlib. Eine dritte Option, Shapely, bietet jedoch eine spezielle Lösung für geometrische Berechnungen.

Path.contains_points von Matplotlib

Diese Methode hat sich in Benchmarks als deutlich schneller erwiesen. wie im bereitgestellten Codeausschnitt gezeigt. Sein Geschwindigkeitsvorteil macht es zu einer geeigneten Wahl für Szenarien mit häufigen punktuellen Eindämmungsprüfungen.

Raytracing-Methode

Obwohl Raytracing ursprünglich als empfohlener Ansatz angesehen wurde, hat sich seine Leistung verbessert wurde von Matplotlibs path.contains_points übertroffen. Der Code demonstriert die Implementierung dieser Methode, bei der die Polygonkanten durchlaufen und Schnittpunkte berechnet werden. Es ist zwar langsamer als path.contains_points, bleibt aber eine zuverlässige Alternative.

Shapely

Shapely bietet eine spezielle Bibliothek für geometrische Operationen, einschließlich Punkteinschluss in Polygonen. Die Methode „contains“ bietet eine benutzerfreundliche Schnittstelle zur Bestimmung der Punktzugehörigkeit. Es ist jedoch zu beachten, dass seine Präzision möglicherweise nicht für alle Anwendungen geeignet ist, da ein kontinuierliches Polygon ohne Scheitelpunkte am Abfragepunkt angenommen wird.

Pixelbasierte Rasteroptimierung

In Szenarien, in denen kein hohes Maß an Präzision erforderlich ist, kann die Erstellung eines pixelbasierten Rasters aus booleschen Werten eine effiziente und schnelle Alternative bieten. Indem den Rasterelementen, die innerhalb des Polygons liegen, „True“ und denen außerhalb des Polygons „False“ zugewiesen wird, können nachfolgende Punkteinschlussprüfungen anhand der Rasterindizes berechnet werden.

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