一种基于3D Wilson迷宫的数字置乱方法

摘要

本发明提供一种基于3D Wilson迷宫的数字置乱方法，预先对Wilson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 Wilson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

一种基于3D Wilson迷宫的数字置乱方法，其特征在于包括以下步骤：第1步：设定迷宫初始范围为S_init＝()_m×n×l和迷宫有效区域S_maze＝(s_i,j,k)_m×n×l，对于i＝0,…,m‑1,j＝0,…,n‑1,k＝0,…,l‑1，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，统计S_maze范围内的节点数量Num_maze＝count(S_maze)；第2步：对于i＝0,…,m‑1,j＝0,…,n‑1,k＝0,…,l‑1，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、右方、上方、左方、底部和顶部墙，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，记已访问的节点数量Num_visited，初始Num_visited＝0，初始化已访问迷宫节点列表A_update＝Φ；第4步：随机选取x＝x₀,y＝y₀,z＝z₀，标记s_x,y,z＝1，将A_update＝A_update.add(s_x,y,z)，Num_visited＝Num_visited+1；第5步：若Num_visited＜Num_maze，则循环执行第6步～第10步；第6步：初始化Wilson随机游走路线列表A_Wilson＝Φ，初始化全0元素Wilson矩阵M_Wilson＝(mw_i,j,k)_m×n×l，其中mw_i,j,k＝0表示s_i,j,k不在Wilson随机游走路线上，mw_i,j,k＝‑1表示s_i,j,k在Wilson随机游走路线上；第7步：从s_x,y,z周围S_maze范围内有效节点s_x+1,y,z,s_x,y+1,z,s_x‑1,y,z,s_x,y‑1,z,s_x,y,z‑1,s_x,y,z+1中随机选择1个节点s_{x′,y′,z′}作为当前节点，若s_{x′,y′,z′}＝0且mw_{x′,y′,z′}＝‑1，则在Wilson随机游走路线列表A_Wilson＝Φ中移除s_{x′,y′,z′}第1次位置出现之后的所有节点并将对应的节点重新在M_Wilson＝(mw_i,j,k)_m×n×l矩阵上标记为0；第8步：若s_{x′,y′,z′}＝0且mw_{x′,y′,z′}＝0，则标记mw_{x′,y′,z′}＝‑1，则将s_{x′,y′,z′}加入A_Wilson，即A_Wilson＝A_Wilson.add(s_{x′,y′,z′})；第9步：若s_{x′,y′,z′}＝1，则将A_Wilson中的所有节点标记为已访问，将其加入到A_update，Num_visited＝Num_visited+A_Wilson.length；第10步，若从s_x,y,z周围不存在可以访问的S_maze范围内有效节点，则从A_update随机选择1个节点作为当前节点s_x,y,z；第11步：利用A_update构造S_maze＝(s_i,j,k)_m×n×l范围内所有节点间的映射关系，从而将S_maze＝(s_i,j,k)_m×n×l范围内所有节点置乱。