
【計】 convex hull
在漢英詞典視角下,"凸包"(Convex Hull)是一個兼具數學定義與實用價值的概念,其核心含義如下:
漢語釋義
"凸包"指包含給定點集的最小凸多邊形或多面體,該形狀滿足:集合内任意兩點的連線仍完全位于其内部或邊界上。
示例:平面上若幹釘子的凸包,即用橡皮筋環繞所有釘子時形成的多邊形。
英語對應術語
Convex Hull(标準譯名),定義為:
The smallest convex set containing a given set of points in space.
(包含空間中給定點集的最小凸集)
設點集 ( S subseteq mathbb{R}^n ),其凸包 ( text{conv}(S) ) 可表示為: $$ text{conv}(S) = left{ sum_{i=1}^{k} lambda_i x_i mid x_i in S, , lambdai geq 0, , sum{i=1}^{k} lambda_i = 1 right} $$ 即所有點的凸組合構成的集合。關鍵特性包括:
用于碰撞檢測、形狀簡化,如OpenCV庫的 convexHull
函數實現輪廓優化(參考:OpenCV文檔)。
機器人導航中通過凸包計算安全區域邊界(IEEE Robotics期刊案例)。
确定多個地理位置的最小包圍區域,如地圖服務中的聚合範圍顯示。
《計算幾何:算法與應用》(de Berg等著)第1章明确将凸包作為基礎幾何結構分析。
《英漢數學詞彙》(科學出版社)第3版收錄"convex hull=凸包"為标準術語。
Cormen《算法導論》第33章詳述Graham掃描法等凸包構造算法。
(圖示:平面點集的凸包邊界,來源:Wikimedia Commons)
凸包(Convex Hull)是計算幾何中的一個基礎概念,描述一個點集的最小凸集。以下是詳細解釋:
凸包是包含給定點集的最小凸多邊形(二維)或多面體(三維)。簡單來說,若用橡皮筋環繞所有點,橡皮筋收縮後的形狀就是凸包。其數學定義為:點集内任意兩點的連線仍完全包含于該集合中,這樣的集合稱為凸集,而凸包是包含原點的最小凸集。
常用算法包括:
二維點集${P_1, P_2, ..., Pn}$的凸包可表示為: $$ text{Convex Hull} = left{ sum{i=1}^k lambda_i P_i mid lambdai geq 0, sum{i=1}^k lambda_i = 1 right} $$ 其中$k leq n$,$lambda_i$為權重系數。
若點集為四邊形四個頂點和一個内部點,其凸包仍為原四邊形,内部點被“包裹”在凸包内。
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