基于蚁群算法的高阶图匹配方法研究

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1、基于蚁群算法的高阶图匹配方法研究作者姓名赵晨阳学校导师姓名、职称公茂果教授领域电子与通信工程企业导师姓名、职称岳博副研究员申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121313分类TN82号TP75密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于蚁群算法的高阶图匹配方法研究作者姓名：赵晨阳领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：公茂果教授企业导师姓名、职称：岳博副研究员提交日期：2014年12月AStudyofHigh-orderGraphMatchingMethodbasedonAntColon

2、yOptimizationAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineeringByZhaoChenyangSupervisor:GongMaoguoYueBoDec.2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了

3、文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允

4、许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要图像配准作为图像分析领域的关键步骤，一直以来都是人们研究的热点。其中，匹配技术对图像配准的效果有着重要影响。近年来，随着科学技术的发展，人们对图像匹配的准确率要求越来越高，传统的匹配技术已经不能满足人们的需要，一些具有鲁棒性以及较高的匹配准确率的匹配算法开始成为主流。本文首先分析了图像配准的相关理论，并对当前主要的配准方法及其特点进行了总结和讨论。

5、接着，本文重点分析了高阶图匹配问题，研究了图模型的建立方法以及张量的计算方法，同时讨论了目标函数的建立。然后，本文深入研究了蚁群算法的实现过程，在蚁群算法的设计中，启发因子和转移概率的计算方法，以及信息素的局部更新和全局更新准则是极其重要的，本文从以上几个关键步骤的设计出发，给出了蚁群算法的总体实现。本文还详细讨论了三种蚁群算法各自的特点，并总结了多种蚁群算法在各类静态组合优化问题中的应用。为了克服传统的高阶图匹配方法容易陷入局部最优的缺陷，本文将蚁群算法引入，提出了一种新的解决高阶图匹配问题的方法。该方法首先建立表示两个特征集合相似性关系的张量

6、，然后利用张量构造目标函数，接着根据张量计算启发因子，然后利用启发因子和信息素计算转移概率，最后根据得到的解进行信息素更新，最终获得匹配结果。与其他算法相比，本算法的主要优势有：(1)将蚁群算法应用到高阶图匹配问题中，使得搜索到的解是全局最优解，提高了匹配精度。(2)用张量信息计算蚁群算法的启发因子，使得蚁群算法快速收敛，提高了搜索速度。(3)在蚁群算法的每次迭代中，保存了目前最好的路径，使得搜索结果每次都向最好的方向逼近。实验证明，该算法具有较高的准确率和较强的鲁棒性，在加入噪声以及有尺度变化的情况下，其性能优于其他高阶匹配方法。最后本文对所做

7、的工作进行了简要总结，并分析了本文算法可以继续改进的地方。关键词：图像配准，高阶图匹配，张量，相似性，蚁群算法论文类型：应用基础技术I西安电子科技大学硕士研究生毕业论文IIABSTRACTABSTRACTImageregistrationisthefoundationofmanyimagetechnologiesandappliedinmanyfields.Asakeystepinthefieldofimageanalysis,imageregistrationisalwaysthehotissue.Astheimportantproblemsi

8、nimageregistration,highordergraphmatchingattractsmanyscholarsresearc