基于微粒群算法的图像阈值分割方法及其应用

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1、中南民族大学硕士学位论文基于微粒群算法的图像阈值分割方法及其应用姓名：刘娜申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：童小念20080525中南民族大学硕士学位论文摘要在数字图像处理的应用领域中，经常需要对图像目标进行提取识别，如人脸识别、文字识别、指纹识别、车牌识别、基于内容的图像检索等，图像分割则是图像识别预处理阶段至关重要的步骤。图像的阈值分割技术由于其原理简单，易于实现，已成为目前最常用的图像分割方法。在阈值分割算法中，确定最优阈值是图像分割的关键。但阈值的选取大多采用穷尽的搜索方式，运算效率较

2、低，抗噪能力不强，容易产生误分割。为了解决以上问题，本文采用智能优化算法来搜寻最优阈值，旨在最大限度地提高寻优效率和寻优精度。微粒群算法是一种原理简单，实现容易的新的智能算法，本文在研究微粒群智能优化算法的基础上，建立了阈值寻优算法并将其实施于图像分割的应用领域。本文的阈值分割方法首先对图像进行去噪处理，绘制出图像的二维直方图；其次，根据二维直方图信息选取适当灰度值作为微粒群算法中的初始微粒群体，以减少后续的计算量，提高算法的效率；然后，用包含动态惯性权重的进化方程进行迭代，调整动态惯性权重的参数，对于不同

3、的具体数据，获取适当的惯性权重；最后，通过寻优搜索得到算法的输出值即为最优阈值，以此阈值划分像素，实现图像分割。本文的创新点在于在微粒群算法的进化方程中加入了动态的惯性权重，提出一种基于微粒群算法的改进阈值分割算法DPSO(DynamicPSO)。它使得整个寻优过程中可以根据图像信息数据有效地控制局部搜索能力和全局搜索能力的比例关系，从而防止算法过早收敛和陷入局部最优解。本文将改进的微粒群算法应用于人脸检测的预处理中，对皮肤概率灰度图像进行阈值化处理，依据肤色分割人脸图像，得到基于肤色的二值图像。实验数据表

4、明，该算法准确清晰地分割了人脸的皮肤区域与非皮肤区域，且分割效率和效果比单纯使用二维最大熵分割算法要优化，由此可验证本文基于微粒群改进算法的阈值分割方法的有效性和实用价值。关键词：数字图像处理；图像阈值分割；微粒群算法；惯性权重；肤色分割I基于微粒群算法的图像阈值分割方法及其应用AbstractInapplicationsofdigitalimageprocessing,theextractionofimageobjectsisneededinmanycases,suchasfacerecognition,

5、textrecognition,fingerprintrecognition,licenseplaterecognitionandcontent-basedimageretrieval.Imagesegmentationsiacrucialstepinpreprocessingofimagerecognition.Imagethresholdtechnologyisthemostcommonlyusedmethodofimagesegmentationbecauseitsprincipleisverysim

6、pleandeasytoimplement.Inimagesegmentationalgorithms,theselectionofoptimalthresholdisthekeytosegmentation.However,themostofthresholdselectionmethodsadoptthemodeofexhaustivesearchsothattheoperationefficiencyislow,thecapabilityofnoiseresistingisweak,anderrors

7、egmentationhappenseasilyinthesemethods.Tosolvetheaboveproblems,thispaperadoptsintelligentoptimizationalgorithmstosearchfortheoptimalthreshold,aimingtomaximizetheefficiencyandaccuracy.Particleswarmoptimization(PSO)algorithmisanewintelligentonewithsimpleprin

8、ciplewhichiseasytoimplement.BasedonthestudyonPSOalgorithm,anewalgorithmtoselectoptimalthresholdisproposedandthenimplementedintheapplicationfieldofimagesegmentation.Thefirststepofimagethresholdmethoddiscussedi