【图像分割】基于回溯搜索优化算法实现图像聚类分割附matlab代码

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简介: 【图像分割】基于回溯搜索优化算法实现图像聚类分割附matlab代码

 1 内容介绍

阈值法是一种简单且有效的图像分割技术.但是随着阈值数目的增加,求解阈值的计算量增大并且实时性降低,这给多阈值图像分割带来了很大的困难.为了克服这一困难,把多阈值分割看作一个优化问题.将最大类间方差法当作要优化的函数,用回溯搜索优化算法求解要优化的函数,从而实现多阈值图像分割.将提出的多阈值算法应用于基准测试图像上,并与传统阈值分割法比较.实验结果表明:回溯搜索优化算法很好的解决了最大类间方差算法求解多阈值分割实时性差的问题,并验证了该算法应用在图像分割上是可行的.

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2 仿真代码

%{

Backtracking Search Optimization Algorithm (BSA)

Platform: Matlab 2013a  

Cite this algorithm as;

[1]  P. Civicioglu, "Backtracking Search Optimization Algorithm for

numerical optimization problems", Applied Mathematics and Computation, 219, 8121?144, 2013.

Copyright Notice

Copyright (c) 2012, Pinar Civicioglu

All rights reserved.

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modification, are permitted provided that the following conditions are

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CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)

ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE

POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.

%}

function bsa(fnc,mydata,popsize,dim,DIM_RATE,low,up,epoch)

%INITIALIZATION

if numel(low)==1, low=low*ones(1,dim); up=up*ones(1,dim); end % this line must be adapted to your problem

pop=GeneratePopulation(popsize,dim,low,up); % see Eq.1 in [1]

fitnesspop=feval(fnc,pop,mydata);

historical_pop=GeneratePopulation(popsize,dim,low,up); % see Eq.2 in [1]

% historical_pop  is swarm-memory of BSA as mentioned in [1].

% ------------------------------------------------------------------------------------------

for epk=1:epoch

   %SELECTION-I

   if rand<rand, historical_pop=pop; end  % see Eq.3 in [1]

   historical_pop=historical_pop(randperm(popsize),:); % see Eq.4 in [1]

   F=get_scale_factor; % see Eq.5 in [1], you can other F generation strategies

   map=zeros(popsize,dim); % see Algorithm-2 in [1]        

   if rand<rand,

       for i=1:popsize,  u=randperm(dim); map(i,u(1:ceil(DIM_RATE*rand*dim)))=1; end

   else

       for i=1:popsize,  map(i,randi(dim))=1; end

   end

   % RECOMBINATION (MUTATION+CROSSOVER)  

   offsprings=pop+(map.*F).*(historical_pop-pop);   % see Eq.5 in [1]    

   offsprings=BoundaryControl(offsprings,low,up); % see Algorithm-3 in [1]

   % SELECTON-II

   fitnessoffsprings=feval(fnc,offsprings,mydata);

   ind=fitnessoffsprings<fitnesspop;

   fitnesspop(ind)=fitnessoffsprings(ind);

   pop(ind,:)=offsprings(ind,:);

   [globalminimum,ind]=min(fitnesspop);    

   globalminimizer=pop(ind,:);

   % EXPORT SOLUTIONS

   assignin('base','globalminimizer',globalminimizer);

   assignin('base','globalminimum',globalminimum);

   fprintf('BSA|%5.0f -----> %9.16f\n',epk,globalminimum);

end

return

function pop=GeneratePopulation(popsize,dim,low,up)

pop=ones(popsize,dim);

for i=1:popsize

   for j=1:dim

       pop(i,j)=rand*(up(j)-low(j))+low(j);

   end

end

return

function pop=BoundaryControl(pop,low,up)

[popsize,dim]=size(pop);

for i=1:popsize

   for j=1:dim                

       k=rand<rand; % you can change boundary-control strategy

       if pop(i,j)<low(j), if k, pop(i,j)=low(j); else pop(i,j)=rand*(up(j)-low(j))+low(j); end, end        

       if pop(i,j)>up(j),  if k, pop(i,j)=up(j);  else pop(i,j)=rand*(up(j)-low(j))+low(j); end, end        

   end

end

return

function F=get_scale_factor % you can change generation strategy of scale-factor,F    

    F=3*randn; % STANDARD brownian-walk

   % F=4*randg;  % brownian-walk    

   % F=lognrnd(rand,5*rand);  % brownian-walk              

   % F=1/normrnd(0,5);        % pseudo-stable walk (levy-like)

   % F=1./gamrnd(1,0.5);      % pseudo-stable walk (levy-like, simulates inverse gamma distribution; levy-distiribution)  

return

3 运行结果

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4 参考文献

[1]LI Sheng-jie. 基于回溯搜索优化算法的图像分割[J]. 新一代信息技术, 2019, 2(11):7.

博主简介:擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真,相关matlab代码问题可私信交流。

部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除。


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