一种基于3D DFS迷宫的数字置乱方法

摘要

本发明提供一种基于3D DFS迷宫的数字置乱方法，预先对DFS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 DFS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 DFS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，对于${\forall s}_{i,j,k},i=0,...,m-1,j=0,...,n-1,k=0,...,l-1,$若$s_{i,j,k}\notin S_{\mathrm{maze}},$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${\forall s}_{i,j,k}\in S_{\mathrm{maze}},i=0,...,m-1j=0,...,n-1,k=0,...l-1,$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，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)，设定随机数发生器初始值RG.init＝seed，初始化堆栈Stack＝Φ，置节点更新序列A_update＝Φ；第4步：随机选取标记s_x,y,z＝1，将S_x,y,z的(x,y,z)加入节点更新序列A_update＝A_update.add((x,y,z))；第5步：若s_x,y,z的周围相邻节点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存在S_maze范围内未访问的节点，则随机选择1个未访问的节点，记为s_{x′,y′,z′}，将s_x,y,z和s_{x′,y′,z′}之间的分割墙标记为0，将s_x,y,z入栈push(Stack,s_x,y,z)，更新x＝x′,y＝y′,z＝z′，标记s_x,y,z＝1，将(x,y,z)加入节点更新序列A_update＝A_update.add((x,y,z))；第6步：若s_x,y,z的周围相邻节点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不存在S_maze范围内未访问的节点，则将栈顶元素出栈作为当前节点，即s_x,y,z＝pop(Stack)；第7步：反复执行第5～6步，直至Stack＝Φ；第8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。