本发明涉及计算领域，尤其涉及一种三维空间坐标的随机变换的方法。
背景技术：
无论在工程应用还是在现代动漫技术中，三维空间坐标变换随处可见。三维空间坐标的变换，在数学领域，通常为严格地一一对应的坐标系变换计算，通过给定的坐标系之间的参数，直接正向计算目标坐标系中的坐标。或通过对坐标系之间的参数进行估计，得到严格地坐标系转换模型，最终实现从一个坐标系中的坐标到另一个坐标系中坐标的获取，现有坐标转换方法中涉及到的数据关系从本质上来说属于欧式几何对应关系。
但是，由于现有坐标转换方法均为严格地一一对应的几何关系的条件下，才能实现坐标系变换，应用范围在某些方面受限制。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种三维空间坐标的随机变换的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明所述三维空间坐标的随机变换的方法，所述方法包括：
s1，从源坐标系的空间点中获取i个特征点的坐标，设定任意一个特征点i在源坐标系中的坐标记为(xi0,yi0,zi0)，i＝1,2,……,n；设定目标坐标系内与所述特征点i对应的空间点i′的坐标，记为(xi1,yi1,zi1)；
s2，获得所述特征点i的坐标与所述空间点i′的坐标的差值集合t＝{(δx1,δy1,δz1),(δx2,δy2,δz2),(δx3,δx3,δz3),…,(δxn,δyn,δzn)}，其中，设定：
fx＝{δx1，δx2，δx3,…,δxn}，δxi＝xi1-xi0，i＝1,2,……,n；
fy＝{δy1，δy2，δy3,…,δyn}，δyi＝yi1-yi0，i＝1,2,……,n；
fz＝{δz1，δz2，δz3,…,δzn}，δzi＝zi1-zi0，i＝1,2,……,n；
fx表示特征点i的坐标与空间点i′的坐标分别在x分量上的差值；fy表示特征点i的坐标与所述空间点i′的坐标分别在y分量上的差值；fz表示特征点i的坐标与所述空间点i′的坐标分别在z分量上的差值；
s3，在fx、fy和fz的基础上构造得到坐标系转换模型，记为方程(1)；
源坐标系的中非特征点的坐标为(xj0,yj0,zj0)，目标坐标系的中非特征点的坐标为(xj1,yj1,zj1)，j表示非特征点的个数；j≥1；name表示非特征点的名称；sn表示非特征点的编号；time表示非特征点坐标的有效时间；region表示非特征点的区域；
s4，将坐标差值集合t中的元素个数作为特征点的索引范围，并将每个元素赋予唯一的索引值；
通过计算得到的任意一个非特征点k的索引值s，获取与所述索引值s对应的元素s；根据元素s，获得坐标对应分量上的变换量，在所述坐标系转换模型的基础上，计算得到源坐标系中非特征点k转换后在目标坐标系内的坐标。
优选地，步骤s4中，非特征点k的索引值s的计算按照下述方法实现：
根据索引函数(2)计算源坐标系中每个非特征点的索引值，然后通过各个索引值的模2和得到总的索引值，即得到步骤s4中所述非特征点的索引值s；
intindex＝index(m)(2)；
intindex表示索引值，index(m)表示索引函数，m表示索引条件，所述索引条件为点名、点号、空间坐标、行政编号、地址和类型编号中的一种。
优选地，所述原坐标系中的空间点坐标与所述方法得到的目标坐标系的空间点坐标为双向可逆变换。
优选地，所述δxi的计算公式为公式(3)，具体为：
δxi＝std(rand(seed))(3)
std是标准化的函数，依据预设的上、下限条件对fx的进行标准化；
rand(seed)是随机数生成函数，其中，seed是随机数生成函数的种子条件，在计算δxi过程中，将计算机时间的儒略日整数秒作为种子，给定随机数生成函数的初始状态。
本发明的原理是：从源坐标系的空间点中获取i个特征点的坐标，获取每个特征点在目标坐标系中对应的坐标，计算得到特征点的坐标差值集合t；在坐标差值集合t基础上构造得到坐标系转换模型；将坐标差值集合t中的元素个数作为特征点的索引范围，并将每个元素赋予唯一的索引值；获取与非特征点k的索引值s对应的元素s；根据元素s，获得坐标对应分量上的变换量，在所述坐标系转换模型的基础上，计算得到源坐标系中非特征点k转换后在目标坐标系内的坐标。
本发明的有益效果是：
本发明针对现有一一对应的几何关系提出一种非几何关系的随机变换模型，实现了从一种三维空间坐标系统到另一个三维空间坐标系统的变换。本发明所述方法的模型变换本质上不是几何映射关系。
本发明所述方法通过多种条件确定一种决定性的查询关系，实现两个坐标系之间的一一对应，同时实现相互变换。
本发明所述方法实现对敏感三维空间位置信息的隐藏，直接应用于相关数据的安全管理，通过本发明所述方法进行的三维空间数据加密处理，大幅度提高重要地理信息空间位置的安全强度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
对本申请所述方法的几点说明：
(一)关于索引
索引范围的大小，根据需要设定，当索引的范围越大，坐标变换的随机性越大。
(二)关于双向可逆变换
坐标空间变换模型的双向可逆变换满足如下条件：index(空间点p0)＝index(空间点p1)
其中，p0为源坐标系下的空间点，p1为变换后目标坐标系下的空间点。该条件本质上是构造一个索引函数，实现通过源坐标系下的空间点计算得到索引值与通过目标坐标系下的空间点计算得到索引值一样。
由于空间点的信息，在坐标系变换前后，只有空间坐标发生变化，因此只需要保证索引函数对空间坐标点在一定精度范围内不敏感即可实现。而，实际应用上，坐标空间变换差值一般在一定范围内，可以对空间直角坐标进行大地坐标变换，通过大地坐标的经纬度整数取模运算实现。
(三)三维空间坐标信息数据结构
基于面向对象的思想，地理信息数据的的空间坐标数据定义为
空间点
{
string点名；
uint编号；
三维坐标空间坐标；
unit行政编号；
cstring地址；
unit类型编号；
}
其中，三维坐标定义为
三维坐标
{
doublex；
doubley；
doublez；
}。
实施例
本实施例所述三维空间坐标的随机变换的方法，所述方法包括：
s1，从源坐标系的空间点中获取i个特征点的坐标，设定任意一个特征点i在源坐标系中的坐标记为(xi0,yi0,zi0)，i＝1,2,……,n；设定目标坐标系内与所述特征点i对应的空间点i′的坐标，记为(xi1,yi1,zi1)；
s2，获得所述特征点i的坐标与所述空间点i′的坐标的差值集合t＝{(δx1,δy1,δz1),(δx2,δy2,δz2),(δx3,δx3,δz3),…,(δxn,δyn,δzn)}，其中，设定：
fx＝{δx1，δx2，δx3,…,δxn}，δxi＝xi1-xi0，i＝1,2,……,n；
fy＝{δy1，δy2，δy3,…,δyn}，δyi＝yi1-yi0，i＝1,2,……,n；
fz＝{δz1，δz2，δz3,…,δzn}，δzi＝zi1-zi0，i＝1,2,……,n；
fx表示特征点i的坐标与空间点i′的坐标分别在x分量上的差值；fy表示特征点i的坐标与所述空间点i′的坐标分别在y分量上的差值；fz表示特征点i的坐标与所述空间点i′的坐标分别在z分量上的差值；
s3，在fx、fy和fz的基础上构造得到坐标系转换模型，记为方程(1)；
源坐标系的中非特征点的坐标为(xj0,yj0,zj0)，目标坐标系的中非特征点的坐标为(xj1,yj1,zj1)，j表示非特征点的个数；j≥1；name表示非特征点的名称；sn表示非特征点的编号；time表示非特征点坐标的有效时间；region表示非特征点的区域；
s4，将坐标差值集合t中的元素个数作为特征点的索引范围，并将每个元素赋予唯一的索引值；
通过计算得到的任意一个非特征点k的索引值s，获取与所述索引值s对应的元素s；根据元素s，获得坐标对应分量上的变换量，在所述坐标系转换模型的基础上，计算得到源坐标系中非特征点k转换后在目标坐标系内的坐标。
在本实施例中，步骤s4中，非特征点k的索引值s的计算按照下述方法实现：
根据索引函数(2)计算源坐标系中每个非特征点的索引值，然后通过各个索引值的模2和得到总的索引值，即得到步骤s4中所述非特征点的索引值s；
intindex＝index(m)(2)；
intindex表示索引值，index(m)表示索引函数，m表示索引条件，所述索引条件为点名、点号、空间坐标、行政编号、地址和类型编号中的一种。
在本实施例中，所述原坐标系中的空间点坐标与所述方法得到的目标坐标系的空间点坐标为双向可逆变换。
在本实施例中，所述δxi的计算公式为公式(3)，具体为：
δxi＝std(rand(seed))(3)
std是标准化的函数，依据预设的上、下限条件对fx的进行标准化；
rand(seed)是随机数生成函数，其中，seed是随机数生成函数的种子条件，在计算δxi过程中，将计算机时间的儒略日整数秒作为种子，给定随机数生成函数的初始状态。
本发明应用于大地测量成果的数值处理，还用于各种场景游戏中空间位置变换，实现对真实空间位置的隐藏，也可用于现代互联网、公共网络上敏感位置的数据处理和传输。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明针对现有一一对应的几何关系提出一种非几何关系的随机变换模型，实现了从一种三维空间坐标系统到另一个三维空间坐标系统的变换。本发明所述方法的模型变换本质上不是几何映射关系。
本发明所述方法通过多种条件确定一种决定性的查询关系，实现两个坐标系之间的一一对应，同时实现相互变换。
本发明所述方法实现对敏感三维空间位置信息的隐藏，直接应用于相关数据的安全管理，通过本发明所述方法进行的三维空间数据加密处理，大幅度提高重要地理信息空间位置的安全强度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。