[发明专利]一种基于3D Growing Tree迷宫的数字置乱方法

摘要

本发明提供一种基于3D Growing Tree迷宫的数字置乱方法，预先对Growing Tree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 Growing Tree迷宫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 Growing Tree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为图像上的局部任意3D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表示该节点未访问，若s_i,j,k>0表示该节点已访问；第2步：对于记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，初始化s_i,j,k.d＝‑1,d＝0,1,2,3,4,5，‑1表示为有墙，0表示无墙；第3步：选择随机数发生器y＝RG(x)，设定随机数发生器初始值RG.init＝seed，初始化迷宫节点列表Amaze＝Φ，节点更新序列Aupdate＝Φ，由随机数发生器随机产生2个概率Precent,Poldest∈[0,1)；第4步：选取将s_x,y,z分别加到A_maze和A_update，即A_maze＝A_maze.add(s_x,y,z)，A_update＝A_update.add(s_x,y,z)；第5步：若Amaze≠Φ，则循环执行第6步～第8步，若Amaze＝Φ，则执行第9步；第6步：产生1个随机数P∈[0,1)，若P∈[0,Precent]，则取Amaze尾部元素作为当前节点sx,y,z，index＝Amaze.length‑1，反之若P∈(Precent,Precent+Poldest]，则取Amaze头部元素作为当前节点sx,y,z，index＝0，反之则从Amaze中随机取一个元素作为当前节点sx,y,z，sx,y,z＝Amaze(index),index＝random(Amaze.length)；第7步：若sx,y,z周围的邻近节点中sx+1,y,z,sx,y+1,z,sx‑1,y,z,sx,y‑1,z,sx,y,z‑1,sx,y,z+1存在未访问的有效节点sx′,y′,z′∈Smaze，则将所有的sx′,y′,z′加入到Amaze和Aupdate中，即Amaze＝Amaze.add(sx′,y′,z′)，Aupdate＝Aupdate.add(sx′,y′,z′)；第8步：若sx,y,z周围的邻近节点中sx+1,y,z,sx,y+1,z,sx‑1,y,z,sx,y‑1,z,sx,y,z‑1,sx,y,z+1不存在未访问的有效节点sx′,y′,z′∈Smaze，则删除Amaze索引位置为index位置的元素，即Amaze.delete(index)；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封闭连通区域Smaze＝(si,j,k)m×n×l范围内的所有节点进行整体置乱。