python中每个像素的距离贴图

我需要一些帮助来实现Python中的距离映射

我有一个numpy格式的二进制迷宫（1=墙，0=自由空间），我想实现一个从迷宫中某个点出发的距离贴图。距离图不得穿过墙壁

我看到的迷宫是这样的，距离图应该是从蓝色区域出来的

我认为距离贴图应该从蓝色区域向外发展，并给迷宫中的每个体素一个表示最短距离的值。给你一个想法

有人对如何实现这个或者甚至代码示例有想法吗

谢谢你的帮助

我在下面的WetTransfer链接中上传了numpy

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我使用的起点是（56104）

您可以使用以下算法：

将所有距离设置为某个较大的数字，例如9e99，但起点除外（显然距离为0）

在所有单元格上循环，每个单元格在所有相邻单元格（墙除外）中获得i的

min（i+1）

重复第2步。直到没有值改变

一种稍微复杂但速度更快的方法是执行相同的操作，但只在上一次迭代中更新的单元附近的单元上循环

例如，我的迷宫：

0, 0, 0
0, 1, 0
0, 1, 0

这里1是墙，0是非墙。左上角是我的出发点。距离为：

 0, 9e9, 9e9
9e9, 9e9, 9e9
9e9, 9e9, 9e9

迭代：

 0,   1, 9e9
 1, 9e9, 9e9
9e9, 9e9, 9e9

 0,   1, 2
 1, 9e9, 9e9
 2, 9e9, 9e9

 0,   1, 2
 1, 9e9, 3
 2, 9e9, 9e9

 0,   1, 2
 1, 9e9, 3
 2, 9e9, 4

 0,   1, 2
 1, 9e9, 3
 2, 9e9, 4

---

停止

您可以使用正在传播的前端，例如：

import matplotlib.pyplot as plt


def cond(x, y, max_x, max_y, maze):
    return 0 <= x < max_x and 0 <= y < max_y and maze[y][x] == 0

def neighbours(point, maze):
    max_x = len(maze[0])
    max_y = len(maze)
    x = point[0]
    y = point[1]

    list_neighbours = [(i, y) for i in (x - 1, x + 1) if cond(i, y, max_x, max_y, maze)] \
                      + [(x, j) for j in (y - 1, y + 1) if cond(x, j, max_x, max_y, maze)]

    return list_neighbours


maze = [
    [0, 0, 1, 1],
    [0, 1, 1, 0],
    [0, 0, 0, 0],
    [0, 0, 1, 0]
]

start = (0, 0)
maze_copy = [[-1] * len(maze[0]) for _ in range(len(maze))]

front = [(0, 0)]
step = 0
while front:
    new_front = []
    for point in front:
        new_front += [p for p in neighbours(point, maze) if maze_copy[p[1]][p[0]] == -1]
        maze_copy[point[1]][point[0]] = step

    step += 1
    front = list(set(new_front))

print(maze_copy)
plt.imshow(maze_copy, cmap='hot', interpolation='nearest')
plt.show()

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代码位于

O（n^2*m）

中，其中n表示迷宫的大小，m表示步数。作为旁注，您可以使用

float（'inf'）

而不是任意大的值numbers@BlueSheepToken我把它写成O（n^1.5）（n是像素总数）。如果你实现了稍微复杂一点的版本，它就会变成O（n）。如果我理解得很好，我的

n^2

就是你的

n

。我很想知道

n^0.5

是从哪里来的，你能提供更多的细节吗？听起来不错！但是如何实现停止条件呢？如何实现对角线距离的长度值sqrt（2）？它是一个正方形，因此从一个角到另一个角的距离是2*n^0.5（如果没有循环），向左n^0.5，向下n^0.5（如果是正方形），显然存在最坏的情况，但这将是相当准确的，如何实现对角线距离的长度值sqrt（2）？@Nathan，你能给我一个输入吗？我无法用循环重现这个问题，因为它在我这边运行得很好。@VincentWin不是在

列表\u neights

中只有相邻距离，而是可以添加对角线距离，并相应地更新

迷宫副本。这有点直截了当now@BlueSheepToken我犯了一个错误，nvm@BlueSheepToken，我尝试用sqrt（2）实现对角线，但不幸失败。你能帮帮我吗？非常感谢你。您的代码已经帮了很多忙：）不幸的是，在我的例子中，计算时间非常长，因为我的数组大小为120120。你不知道如何减少它？
[0, -1, -1, -1]
[-1, -1, -1, -1]
[-1, -1, -1, -1]
[-1, -1, -1, -1]

[0, 1, -1, -1]
[1, -1, -1, -1]
[-1, -1, -1, -1]
[-1, -1, -1, -1]

[0, 1, -1, -1]
[1, -1, -1, -1]
[2, -1, -1, -1]
[-1, -1, -1, -1]

[0, 1, -1, -1]
[1, -1, -1, -1]
[2, 3, -1, -1]
[3, -1, -1, -1]

[0, 1, -1, -1]
[1, -1, -1, -1]
[2, 3, 4, -1]
[3, 4, -1, -1]

[0, 1, -1, -1]
[1, -1, -1, -1]
[2, 3, 4, 5]
[3, 4, -1, -1]

[0, 1, -1, -1]
[1, -1, -1, 6]
[2, 3, 4, 5]
[3, 4, -1, 6]