1211

826220679@qq.com

6 小时以前 7881cef5c3dcea8e6037101db2c3eeb2fd3ba5da

 src/lujing/YixinglujingNoObstacle.java

@@ -1,14 +1,15 @@
package lujing;

import java.util.*;
import java.util.Set;
import java.util.HashSet;

/**
 * 异形草地路径规划 - 凹多边形兼容优化版 V5.0
 * 修复：解决凹多边形扫描线跨越边界的问题，优化路径对齐
 */
public class YixinglujingNoObstacle {
    // 开关：是否强制所有非作业连接沿安全边界行走（避免任何内区直线跨越）
    // 改为可动态设置，自动依据地块形状启用
    private static boolean FORCE_BOUNDARY_TRAVEL = true;
    // 用法说明（无障碍物路径规划）：
    // - 方法用途：根据地块边界、割草宽度与安全边距，生成覆盖全区域的割草路径。
    // - 参数：
@@ -39,6 +40,9 @@

        // 3. 确定最优作业角度
        double bestAngle = findOptimalAngle(boundary);

        // 3.1 自动判断是否需要强制沿边界旅行（检测凹部/多段扫描行）
        FORCE_BOUNDARY_TRAVEL = shouldForceBoundaryTravel(boundary, mowWidth, bestAngle);
        
        // 4. 获取首个作业点，用于对齐围边起点
        Point firstScanStart = getFirstScanPoint(boundary, mowWidth, bestAngle);
@@ -61,7 +65,10 @@
        
        finalPath.addAll(scanPath);

        // 8. 格式化坐标：保留两位小数
        // 8. 最终安全净化：确保所有段在内缩边界上或内部（自动贴边阈值）
        sanitizePath(finalPath, boundary, mowWidth, safeMargin);

        // 9. 格式化坐标：保留两位小数
        for (PathSegment segment : finalPath) {
            segment.start.x = Math.round(segment.start.x * 100.0) / 100.0;
            segment.start.y = Math.round(segment.start.y * 100.0) / 100.0;
@@ -72,7 +79,123 @@
        return finalPath;
    }

    // 对所有路径段进行安全净化：
    // - 非作业段：统一沿边界路径替换
    // - 作业段：若端点在外或段与边界相交，吸附端点到边界并向内侧偏移 epsilon
    private static void sanitizePath(List<PathSegment> segments, List<Point> polygon, double width, double margin) {
        double epsilon = computeAutoInnerOffset(polygon, width, margin);
        List<PathSegment> sanitized = new ArrayList<>();
        for (PathSegment s : segments) {
            boolean startInside = isPointInPolygon(s.start, polygon);
            boolean endInside = isPointInPolygon(s.end, polygon);
            boolean intersects = segmentIntersectsBoundary(s.start, s.end, polygon);
            if (!s.isMowing) {
                // 非作业段统一替换为沿边界路径
                List<Point> path = getBoundaryPathWithSnap(s.start, s.end, polygon);
                for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) {
                    sanitized.add(new PathSegment(path.get(i), path.get(i+1), false));
                }
            } else {
                if (!startInside || !endInside || intersects) {
                    SnapResult s1 = snapToBoundary(s.start, polygon);
                    SnapResult s2 = snapToBoundary(s.end, polygon);
                    Point p1 = pushInsideOnEdge(s1, polygon, epsilon);
                    Point p2 = pushInsideOnEdge(s2, polygon, epsilon);
                    sanitized.add(new PathSegment(p1, p2, true));
                } else {
                    sanitized.add(s);
                }
            }
        }
        segments.clear();
        segments.addAll(sanitized);
    }

    private static boolean segmentIntersectsBoundary(Point a, Point b, List<Point> polygon) {
        for (int i = 0; i < polygon.size(); i++) {
            Point c = polygon.get(i);
            Point d = polygon.get((i + 1) % polygon.size());
            // 忽略共享端点的相交
            if (isSamePoint(a, c) || isSamePoint(a, d) || isSamePoint(b, c) || isSamePoint(b, d)) continue;
            if (segmentsIntersect(a, b, c, d)) return true;
        }
        return false;
    }

    // 将边界上的投影点向内侧偏移 epsilon
    private static Point pushInsideOnEdge(SnapResult sr, List<Point> poly, double epsilon) {
        int i = sr.edgeIndex;
        Point s = poly.get(i);
        Point e = poly.get((i + 1) % poly.size());
        double dx = e.x - s.x, dy = e.y - s.y;
        double len = Math.hypot(dx, dy);
        if (len < 1e-6) return sr.onEdge;
        // 对于逆时针（CCW）多边形，左转法向量 (-dy, dx) 指向内侧
        double nx = -dy / len, ny = dx / len;
        return new Point(sr.onEdge.x + nx * epsilon, sr.onEdge.y + ny * epsilon);
    }

    // 自动计算贴边内偏移阈值 epsilon：根据地块尺度、最短边、割草宽度与安全边距综合估算
    private static double computeAutoInnerOffset(List<Point> polygon, double width, double margin) {
        double minEdge = Double.MAX_VALUE;
        double minX = Double.MAX_VALUE, minY = Double.MAX_VALUE;
        double maxX = -Double.MAX_VALUE, maxY = -Double.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; i < polygon.size(); i++) {
            Point a = polygon.get(i);
            Point b = polygon.get((i + 1) % polygon.size());
            minEdge = Math.min(minEdge, Math.hypot(a.x - b.x, a.y - b.y));
            minX = Math.min(minX, a.x); minY = Math.min(minY, a.y);
            maxX = Math.max(maxX, a.x); maxY = Math.max(maxY, a.y);
        }
        double diag = Math.hypot(maxX - minX, maxY - minY);
        // 基础量：数值稳定需要的最小内偏移（取割幅的1%与对角线的0.2%之间的较大值）
        double base = Math.max(width * 0.01, diag * 0.002);
        // 上限：不超过安全边距的20%与割幅的10%
        double upper = Math.min(margin * 0.2, width * 0.1);
        // 受边长约束：不超过最短边的2%
        double edgeLimit = minEdge * 0.02;
        double eps = Math.min(upper, Math.max(base, edgeLimit * 0.5));
        // 下限/上限最终钳位：3mm 到 5cm
        eps = Math.max(0.003, Math.min(eps, 0.05));
        return eps;
    }

    // 根据扫描行的交点数量来判断是否存在“多段行”（>=2段），有凹部或窄通道时启用强制沿边界旅行
    private static boolean shouldForceBoundaryTravel(List<Point> polygon, double width, double angle) {
        List<Point> rotatedPoly = new ArrayList<>();
        for (Point p : polygon) rotatedPoly.add(rotatePoint(p, -angle));
        double minY = Double.MAX_VALUE, maxY = -Double.MAX_VALUE;
        for (Point p : rotatedPoly) { minY = Math.min(minY, p.y); maxY = Math.max(maxY, p.y); }

        int multiSegmentRows = 0;
        int totalRows = 0;
        for (double y = minY + width/2; y <= maxY - width/2; y += width) {
            List<Double> xIntersections = getXIntersections(rotatedPoly, y);
            if (xIntersections.size() < 2) continue;
            totalRows++;
            if (xIntersections.size() >= 4) multiSegmentRows++; // 同一行出现两个及以上作业段
        }
        // 只要出现过“多段行”，就强制沿边界旅行；也可按比例阈值触发（例如 >=10%）
        if (multiSegmentRows > 0) return true;
        double ratio = totalRows == 0 ? 0.0 : (double) multiSegmentRows / (double) totalRows;
        return ratio >= 0.1; // 兜底阈值
    }

    private static List<PathSegment> generateGlobalScanPath(List<Point> polygon, double width, double angle, Point currentPos) {
        // 先尝试将凹陷处视为两个独立区域，分两次扫描，避免跨区直线连接
        List<PathSegment> all = new ArrayList<>();
        // 第一次扫描：优先处理左侧区域（groupIndex=0）
        List<PathSegment> leftScan = generateScanPathForSide(polygon, width, angle, currentPos, 0);
        all.addAll(leftScan);
        Point posAfterLeft = leftScan.isEmpty() ? currentPos : leftScan.get(leftScan.size() - 1).end;
        // 第二次扫描：处理右侧区域（groupIndex=1），从左侧结束点沿边界到右侧首段
        List<PathSegment> rightScan = generateScanPathForSide(polygon, width, angle, posAfterLeft, 1);
        all.addAll(rightScan);
        return all;
    }

    // 仅扫描指定侧（同一条扫描线的第 groupIndex 段），用于将“耳朵”视为独立区域
    private static List<PathSegment> generateScanPathForSide(List<Point> polygon, double width, double angle, Point currentPos, int sideIndex) {
        List<PathSegment> segments = new ArrayList<>();
        List<Point> rotatedPoly = new ArrayList<>();
        for (Point p : polygon) rotatedPoly.add(rotatePoint(p, -angle));
@@ -84,37 +207,46 @@
        }

        boolean leftToRight = true;
        // 步长 y 从最小到最大扫描
        boolean firstSegmentConnected = false;

        for (double y = minY + width/2; y <= maxY - width/2; y += width) {
            List<Double> xIntersections = getXIntersections(rotatedPoly, y);
            if (xIntersections.size() < 2) continue;
            Collections.sort(xIntersections);

            // 处理凹多边形：每两个点组成一个有效作业段
            // 构建本行的作业段（左到右）和组索引
            List<PathSegment> lineSegmentsInRow = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < xIntersections.size() - 1; i += 2) {
            List<Integer> groupIndices = new ArrayList<>();
            for (int i = 0, g = 0; i < xIntersections.size() - 1; i += 2, g++) {
                Point pS = rotatePoint(new Point(xIntersections.get(i), y), angle);
                Point pE = rotatePoint(new Point(xIntersections.get(i + 1), y), angle);
                lineSegmentsInRow.add(new PathSegment(pS, pE, true));
                groupIndices.add(g);
            }

            // 根据当前S型方向排序作业段
            if (!leftToRight) {
                Collections.reverse(lineSegmentsInRow);
                Collections.reverse(groupIndices);
                for (PathSegment s : lineSegmentsInRow) {
                    Point temp = s.start; s.start = s.end; s.end = temp;
                }
            }

            // 将作业段连接到总路径
            for (PathSegment s : lineSegmentsInRow) {
                if (Math.hypot(currentPos.x - s.start.x, currentPos.y - s.start.y) > 0.01) {
                    // 如果间距大于1cm，添加空走路径
                    addSafeConnection(segments, currentPos, s.start, polygon);
                }
                segments.add(s);
                currentPos = s.end;
            int idxInRow = groupIndices.indexOf(sideIndex);
            if (idxInRow == -1) {
                // 本行不包含该侧的作业段，跳过
                leftToRight = !leftToRight;
                continue;
            }

            PathSegment s = lineSegmentsInRow.get(idxInRow);
            // 首次连接或跨区连接均强制沿边界，避免穿越凹陷区
            if (Math.hypot(currentPos.x - s.start.x, currentPos.y - s.start.y) > 0.01) {
                addBoundaryConnection(segments, currentPos, s.start, polygon);
                firstSegmentConnected = true;
            }
            segments.add(s);
            currentPos = s.end;
            leftToRight = !leftToRight;
        }
        return segments;
@@ -237,14 +369,84 @@
    }

    private static void addSafeConnection(List<PathSegment> segments, Point start, Point end, List<Point> polygon) {
        if (isSegmentSafe(start, end, polygon)) {
        if (!FORCE_BOUNDARY_TRAVEL && isSegmentSafe(start, end, polygon)) {
            segments.add(new PathSegment(start, end, false));
        } else {
            List<Point> path = getBoundaryPath(start, end, polygon);
            for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) {
                segments.add(new PathSegment(path.get(i), path.get(i+1), false));
            }
            return;
        }
        List<Point> path = getBoundaryPathWithSnap(start, end, polygon);
        for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) {
            segments.add(new PathSegment(path.get(i), path.get(i+1), false));
        }
    }

    // 强制沿边界绕行的连接（不做直线安全判断），用来在同一扫描行的多个作业段之间跳转
    private static void addBoundaryConnection(List<PathSegment> segments, Point start, Point end, List<Point> polygon) {
        List<Point> path = getBoundaryPathWithSnap(start, end, polygon);
        for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) {
            segments.add(new PathSegment(path.get(i), path.get(i+1), false));
        }
    }

    // 将任意两点通过“吸附到边界”后沿边界最短路径连接
    private static List<Point> getBoundaryPathWithSnap(Point start, Point end, List<Point> polygon) {
        SnapResult s1 = snapToBoundary(start, polygon);
        SnapResult s2 = snapToBoundary(end, polygon);
        int n = polygon.size();

        // 前向路径（顺边）
        List<Point> pathFwd = new ArrayList<>();
        pathFwd.add(start);
        pathFwd.add(s1.onEdge);
        int curr = s1.edgeIndex;
        while (curr != s2.edgeIndex) {
            pathFwd.add(polygon.get((curr + 1) % n));
            curr = (curr + 1) % n;
        }
        pathFwd.add(s2.onEdge);
        pathFwd.add(end);

        // 反向路径（逆边）
        List<Point> pathRev = new ArrayList<>();
        pathRev.add(start);
        pathRev.add(s1.onEdge);
        curr = s1.edgeIndex;
        while (curr != s2.edgeIndex) {
            pathRev.add(polygon.get(curr));
            curr = (curr - 1 + n) % n;
        }
        pathRev.add(s2.onEdge);
        pathRev.add(end);

        return getPathLength(pathFwd) < getPathLength(pathRev) ? pathFwd : pathRev;
    }

    private static class SnapResult {
        Point onEdge;
        int edgeIndex;
        SnapResult(Point p, int idx) { this.onEdge = p; this.edgeIndex = idx; }
    }

    // 计算点到边界最近的投影点以及所在边索引
    private static SnapResult snapToBoundary(Point p, List<Point> poly) {
        double minD = Double.MAX_VALUE;
        Point bestProj = p;
        int bestIdx = -1;
        for (int i = 0; i < poly.size(); i++) {
            Point s = poly.get(i);
            Point e = poly.get((i + 1) % poly.size());
            double l2 = (s.x - e.x)*(s.x - e.x) + (s.y - e.y)*(s.y - e.y);
            if (l2 == 0) {
                double d = Math.hypot(p.x - s.x, p.y - s.y);
                if (d < minD) { minD = d; bestProj = s; bestIdx = i; }
                continue;
            }
            double t = ((p.x - s.x) * (e.x - s.x) + (p.y - s.y) * (e.y - s.y)) / l2;
            t = Math.max(0, Math.min(1, t));
            Point proj = new Point(s.x + t * (e.x - s.x), s.y + t * (e.y - s.y));
            double d = Math.hypot(p.x - proj.x, p.y - proj.y);
            if (d < minD) { minD = d; bestProj = proj; bestIdx = i; }
        }
        return new SnapResult(bestProj, bestIdx == -1 ? 0 : bestIdx);
    }

    private static boolean isSegmentSafe(Point p1, Point p2, List<Point> polygon) {
@@ -322,12 +524,21 @@
    }

    private static int getEdgeIndex(Point p, List<Point> poly) {
        int bestIdx = -1;
        double minD = Double.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; i < poly.size(); i++) {
            Point p1 = poly.get(i);
            Point p2 = poly.get((i + 1) % poly.size());
            if (distToSegment(p, p1, p2) < 1e-3) return i;
            double d = distToSegment(p, p1, p2);
            if (d < minD) {
                minD = d;
                bestIdx = i;
            }
        }
        return -1;
        // 只要找到最近的边即可，放宽阈值以应对浮点误差和旋转变形
        // 如果距离过大（例如超过1米），可能确实不在边界上，但在路径规划上下文中，
        // 这些点是由扫描线生成的，理论上一定在边界上，所以强制吸附是安全的。
        return minD < 1.0 ? bestIdx : -1;
    }
    
    private static double distToSegment(Point p, Point s, Point e) {