
【计】 convex hull
在汉英词典视角下,"凸包"(Convex Hull)是一个兼具数学定义与实用价值的概念,其核心含义如下:
汉语释义
"凸包"指包含给定点集的最小凸多边形或多面体,该形状满足:集合内任意两点的连线仍完全位于其内部或边界上。
示例:平面上若干钉子的凸包,即用橡皮筋环绕所有钉子时形成的多边形。
英语对应术语
Convex Hull(标准译名),定义为:
The smallest convex set containing a given set of points in space.
(包含空间中给定点集的最小凸集)
设点集 ( S subseteq mathbb{R}^n ),其凸包 ( text{conv}(S) ) 可表示为: $$ text{conv}(S) = left{ sum_{i=1}^{k} lambda_i x_i mid x_i in S, , lambdai geq 0, , sum{i=1}^{k} lambda_i = 1 right} $$ 即所有点的凸组合构成的集合。关键特性包括:
用于碰撞检测、形状简化,如OpenCV库的 convexHull
函数实现轮廓优化(参考:OpenCV文档)。
机器人导航中通过凸包计算安全区域边界(IEEE Robotics期刊案例)。
确定多个地理位置的最小包围区域,如地图服务中的聚合范围显示。
《计算几何:算法与应用》(de Berg等著)第1章明确将凸包作为基础几何结构分析。
《英汉数学词汇》(科学出版社)第3版收录"convex hull=凸包"为标准术语。
Cormen《算法导论》第33章详述Graham扫描法等凸包构造算法。
(图示:平面点集的凸包边界,来源:Wikimedia Commons)
凸包(Convex Hull)是计算几何中的一个基础概念,描述一个点集的最小凸集。以下是详细解释:
凸包是包含给定点集的最小凸多边形(二维)或多面体(三维)。简单来说,若用橡皮筋环绕所有点,橡皮筋收缩后的形状就是凸包。其数学定义为:点集内任意两点的连线仍完全包含于该集合中,这样的集合称为凸集,而凸包是包含原点的最小凸集。
常用算法包括:
二维点集${P_1, P_2, ..., Pn}$的凸包可表示为: $$ text{Convex Hull} = left{ sum{i=1}^k lambda_i P_i mid lambdai geq 0, sum{i=1}^k lambda_i = 1 right} $$ 其中$k leq n$,$lambda_i$为权重系数。
若点集为四边形四个顶点和一个内部点,其凸包仍为原四边形,内部点被“包裹”在凸包内。
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