基于PSO算法的一维最大熵图像分割

《基于PSO算法的一维最大熵图像分割》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于粒子群算法的一维最大炳阈值图像分割1＞问题描述、建立优化模型1.1＞基于阈值的图像分割图像分割是图像识别和计算机视觉至关重要的预处理。没有正确的分割就不可能有止确的识别。图像分割实质其实就是通过某种方法把图像中冃标像素和背景像索进行分类，然后在提取我们感兴趣的部分。它是由图像处理到图像分析的关键步骤。现有的图像分割方法主要分以下几类：基于阈值的分割方法、基于区域的分割方法、基于边缘的分割方法以及基于特定理论的分割方法等。在图像处理领域，二值图像运算量最小，并R能够体现图像的关键特征，因此被广泛使用。将灰度图像编程二值图像的过程通常采用的方法就是选定阈值。阈值分割的基本原理是根据图像

2、中要提取的耳标区域与其背景在灰度特性上的差异，把图像看作具有不同灰度级的两类区域（口标区域和背景区域）的组合，选取一个比较合理的阈值，以确定图像中每个像素点应该属于目标区域还是背景区域，从而产生相应的二值图像。基于阈值的图像分割方法具有计算简单、运算效率较高、速度快等优点，因此在重视运算效率的应用场合（例如硬件实现）得到了广泛的应用。1・2、信息爛常常听到人们说信息多、信息少或者信息量大、信息量小，但却很难信息到底有多少或信息量到底冇多大。信息事实上是一个非常抽象的概念在1948年香农提出〃信息炳〃的概念Z前，并没有方法对信息进行度量。"信息炳〃这个词语来自于热力学，原本是热力学用來表

3、示分子状态混乱程度的物理量，香农用來描述信源的不确定程度，越随机的信源爛越大。也就是说越不可能发牛的事情，当它一旦发生，那它携带的信息就越多。通常，一个信源发出的符号是随机的，衡量它可以根据其岀现的概率来度量，概率越大，出现的机会多，不确定性就小，也就意味着爛越小。反Z就越大。在整个信源中，不是考虑某一单一符号的概率，而是考虑这个信源所有可能发生的情况的不稳定性。假设信源的信号有n种:C「C2,…心，对应的概率为:P1A凡。那么这个信源的信息上就为：H(C)=-VPT信息爛的单位为比特。根据CharlesH.Bennett的解释，对信息的销毁过程是不可逆的，因此销毁信息是符合爛增定律的

4、，产生信息与销毁信息是相反的,因此信息爛和热力学爛的符号是相反的。1.3.一维最大爛阈值分割由于图像信息的随机性，引入信息爛的概念，把图像的目标和背景看成具冇各自概率分布的两个系统，我们就可以分别计算出两个系统的香农爛。设图像的灰度范围是O~(L・1)级，有阈值t把图像分割为背景B和目标A两类。假设齐为各级灰度出现的频率，那么冇：代表示的是所有小于阈值t的灰度的频率之和，背景和口标的爛分别为H(B)、HQ4),表示如下：H_hHG4)=ln(l-P』+其中H、兄分别表示为:H=_ftin那么图像的爛F(t)就为口标和背景的香农爛之和:F(t)=H(B)+HQ4)也即是:F(t)=lnP

5、f(l—代)+才+了二才使得F(r)取最大值的灰度值t就是最优的分割阈值。因此图像分割问题就转化为了求解函数F(t)在0~255Z间的最大值问题，接下來就用可以粒子群算法寻找函数F(t)的最人值了。2、粒子群算法2.K粒子群算法概述设想这样一个场景：一群鸟在随机搜索食物。在这个区域里只有一块食物。所冇的岛都不知道食物在那里。但是他们知道当前的位置与食物的距离。那么找到食物的最优策略是什么呢。最简单有效的就是搜寻冃前离食物最近的鸟的周围区域。它们能够通过和其他鸟之间的联系及信息交换，知道自己所处的位置和食物的距离有多远，这样它们就可以不断地改变自己的位置和飞行速度，逐渐向食物逼近。人们在

6、这种思想的启发下发现，鸟群是在一个中心规则的控制下，每只鸟在不断地追踪自己的邻居来寻找食物。这说明了全局的行为是有局部行为决定的。粒了群算法就是从这种生物种群行为特性中得到启发衍生出來的，并用于求解优化问题。在粒子群算法中，每只鸟都可以看成是问题的一个解，这里我们通常把鸟称之为粒子，口标函数对每个粒子都有一个适应度，适应度的好坏反映了粒子的优劣，粒子通过追随当前最优粒子在解空间中搜索，而且每个粒子之间相互交换信息来调整自己的位置和飞行速度，粒子在这样的控制下一直飞行下去直到找到最优解。2・2、粒子群算法的过程(1)、对群体初始化，产生初始群体，设定群体的初始规模。把算法屮的粒子和实际问

7、题中可能解对应。设定最大迭代次数。(2)、利用适应度函数来评价每个粒子的适应度。(3)、比较每个粒了当而适应度与口己所经历的最大适应度进行比较，如果当前适应度人于所经历的最人适应度，就用当前适应度替换所经历的最人适应度。(1)、把毎个粒子的适应度和群体最佳粒子的适应度进行比较，如果比群里最佳粒子的适应度大，更新群体最佳粒子。(2)、按照公式更新每个粒子的速度和位置，速度更新公式如下：s(r)=IV*-1)+*ri(xpZ?est(t-1)-一1