[发明专利]一种基于3D随机Prim迷宫的数字置乱方法

摘要

本发明提供一种基于3D随机Prim迷宫的数字置乱方法，预先对随机Prim迷宫生成区域进行人为限定，从而可用于人为指定的任意3D封闭连通区域，同时按迷宫节点更新顺序对迷宫设定区域的每个节点赋予唯一的编号，由此产生迷宫设定区域所有节点的排列，在此基础上构造了基于3D随机Prim迷宫的节点更新序列和节点更新序列复合的置乱方法，从而可将所有节点置乱。本发明所给出的置乱方法具有普适性和灵活性，在使用过程中不存在任何限制，不仅能应用于传统置乱方法所针对的规则区域，例如正方形和矩形区域，也可用于任意选定的3D封闭连通不规则区域置乱。本发明也给出了用于图像位面立方体，RGB立方体和RGB通道立方体的图像置乱方法。

主权项

1.一种基于3D随机Prim迷宫的数字置乱方法，其特征在于包括以下步骤：第1步：设定迷宫初始范围S_init＝()_m×n×l和迷宫有效区域S_maze＝(s_i,j,k)_m×n×l为图像上的3D局部不规则封闭连通区域，对于若则标记s_i,j,k＝‑1，反之则标记s_i,j,k＝0表示该节点s_i,j,k未访问，若s_i,j,k＞0表示该节点s_i,j,k已访问；第2步：记s_i,j,k.d,d＝0,1,2,3,4,5依次为节点s_i,j,k的下方墙、右方墙、上方墙、左方墙、底部墙和顶部墙，对于初始化s_i,j,k.d＝‑1,d＝0,1,2,3,4,5，即将S_maze范围内的所有节点以墙进行分隔，s_i,j,k.d＝‑1表示有墙，s_i,j,k.d＝0表示无墙；第3步：选择随机数发生器y＝RG(x)，设定初始值RG.init＝seed；第4步：随机选取初始化墙列表L_wall＝Φ和节点更新序列A_update＝Φ；第5步：将sx,y,z的有效墙，即当前节点与Smaze范围内未访问节点之间的分隔墙加入墙列表Lwall＝Lwall.add(sx,y,z)，将sx,y,z的坐标(x,y,z)加入节点更新序列Aupdate＝Aupdate.add((x,y,z))，标记sx,y,z＝1；第6步：从Lwall中随机删除一面墙：index＝RG.random(Lwall.length)，sx,y,z.d＝Lwall.delete(index)，d∈{0,1,2,3,4,5}；第7步：若d＝0且sx+1,y,z＝0，则删除sx,y,z和sx+1,y,z之间的分隔墙，且置sx+1,y,z＝1,x＝x+1；反之若d＝1且sx,y+1,z＝0，则删除sx,y,z和sx,y+1,z之间的分隔墙，且置sx,y+1,z＝1,y＝y+1；反之若d＝2且sx‑1,y,z＝0，则删除sx,y,z和sx‑1,y,z之间的分隔墙，且置sx‑1,y,z＝1，x＝x‑1；反之若d＝3且sx,y‑1,z＝0则删除sx,y,z和sx,y‑1,z之间的分隔墙，且置sx,y‑1,z＝1，y＝y‑1；反之若d＝4且sx,y,z‑1＝0，则删除sx,y,z和sx,y,z‑1之间的分隔墙，且置sx,y,z‑1＝1，z＝z‑1；反之若d＝5且sx,y,z+1＝0，则删除sx,y,z和sx,y,z+1之间的分隔墙，且置sx,y,z+1＝1，z＝z+1；若存在以上6种情况之一，则将sx,y,z的有效墙加入墙列表Lwall＝Lwall.add(sx,y,z)，将(x,y,z)加入节点更新序列Aupdate＝Aupdate.add((x,y,z))；第8步：反复执行第6～7步，直至Lwall＝Φ；第9步：利用Aupdate构造Smaze＝(si,j,k)m×n×l范围内所有节点间的节点位置映射关系，从而将图像上3D局部不规则封闭连通区域Smaze＝(si,j,k)m×n×l范围内所有节点进行整体置乱。