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![Distance from Line to Rectangle in 3D - Geometric Tools Distance from Line to Rectangle in 3D - Geometric Tools](https://pdfprof.com/Listes/18/27461-18DistanceLine3Rectangle3.pdf.pdf.jpg)
Distance from Line to Rectangle in 3D
David Eberly, Geometric Tools, Redmond WA 98052
https://www.geometrictools.com/This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License. To view a copy
of this license, visit h ttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ or send a letter to Creativ eCommons,PO Box 1866, Mountain View, CA 94042, USA.
Created: June 5, 2018
Contents
1 Parameterizations of the Objects
22 Distance Computed by Minimizing a Quadratic Function
23 Equivalence to the 3D Segment-Segment Distance Query
34 Robust Algorithm for Computing the Distance
44.1 A Brief Analysis of the Quadratic Function
44.1.1 The MatrixAis Invertible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.1.2 The MatrixAis not Invertible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.2 Conjugate Gradient Method
54.3 Constrained Conjugate Gradient Algorithm
64.3.1 Casea00= maxfa00;a11g>0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.3.2 Casea11= maxfa00;a11g>0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.4 An Implementation
105 Distance from Ray or Segment to Rectangle in 3D
135.1 Distance between a Point and a Convex Object
135.2 Distance from Point to Rectangle in 3D
145.3 Line-Rectangle Squared Distance is Convex andC1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
5.4 Ray-Rectangle and Segment-Rectangle Squared Distance
17 11 Parameterizations of the Objects
The line is parameterized byP+tDwhereDis a unit-length vector andt2R. The rectangle has four verticesVifor 0i3; they are ordered either clockwise or counterclockwise. DeneE0=V1V0and E1=V3V0to be the directions of the edges emanating from the vertexV0. The edges for a rectangle
must be perpendicular, soE0E1= 0. The remaining vertex isV2=V1+E1=V3+E0. The rectangle is parameterized byV0+uE0+vE1where 0u1 and 0v1.2 Distance Computed by Minimizing a Quadratic Function
Dene=V0P. Half the squared distance between two points, one point on the rectangle and one point on the line, is the quadratic functionQ(u;v;t) =12
j(V0+uE0+vE1)(P+tD)j2 12 juE0+vE1tD+j2 12 xTAx+bTx+c(1) where the last equality denes x=2 6 664uv t3 7
775; A=2
6 664E0E00E0D
0E1E1E1D
E0DE1D13
7775;b=2
6 664E0 E 1 D3 7