基于克隆选择的无监督图像分割方法

摘要

本发明公开一种基于克隆选择的无监督图像分割方法，它属于图像处理技术领域，目的是在保证分割精度的同时减少对用户先验知识的依赖。其步骤包括：(1)抗体群初始化及参数设置；(2)计算亲合度及克隆增殖操作；(3)对克隆增殖后的抗体群进行克隆变异操作；(4)对克隆变异后的抗体群进行迁移操作；(5)对FCM一步迭代操作；(6)计算抗体群的亲合度并进行克隆选择操作；(7)重复所述步骤，并根据迭代条件终止迭代；(8)依据最优抗体对图像进行分割并输出分割结果。本发明能够在无指定分割区域数目的情况下，有效地对图像进行自动分割。

主权项

1.一种基于克隆选择的无监督图像分割方法，包括如下步骤：(1)设定克隆规模系数Nc，克隆变异概率p_m，抗体迁移概率p_j，获取原始图像的以下信息：灰度级各灰度级上像素数：其中，g_i∈[0，255]为图像灰度矩阵中所含有的灰度级，h_i为灰度级g_i上的像素数，N_g为灰度级数目，依据原始图像的信息产生初始抗体群：A(t)＝{a₁(t)，a₂(t)，…，a_i(t)，…，a_n(t)|t＝0}，其中n为抗体群规模，a_i(t)＝{x₁，x₂，…，x_j，…，x_k}为初始抗体群中的第i个抗体，i∈[1，n]，x_j∈[0，255]为图像的初始分割区域j的灰度聚类中心，j∈[1，k]，为图像的分割区域数目，t为抗体群进化代数；(2)计算抗体群的亲合度，并依据亲合度对抗体群进行克隆增殖操作；(3)对克隆增殖后的抗体群进行克隆变异操作；(4)对克隆变异后的抗体群进行抗体迁移操作，按如下步骤进行：(4a)对克隆变异后的抗体群中的每个抗体a_i，产生一个0到1之间的随机数r_j，若r_j＜p_j，对抗体a_i执行抗体迁移操作：(4b)从抗体a_i＝{x₁，x₂，…，x_i，…，x_k}中随机截取某一位x_i，使抗体a_i变异为：a_i1＝{x₁，x₂，…，x_i-1，x_i+1，…，x_k}；(4c)将从抗体a_i截取的位x_i进行变异后，即x_i→x′_i，将x′_i按以下两种方式加入到抗体a_i编码中：①x′_i取代抗体a_i编码与x_i对应的位置之后得到新抗体：a_i2＝{x₁，x₂，…，x′_i，…，x_k}； ②x′_i附加到抗体a_i编码的末端得到新抗体：a_i3＝{x₁，x₂，…，x_i，…，x_k，x′_i}；(4d)三个新抗体a_i1、a_i2、a_i3以等概率被选择进入克隆变异操作后得到的抗体群以形成新的子抗体群Z_i(t)，即：，其中z_ij(t)是抗体群Z_i(t)中的任一抗体，q_i为初始抗体群中的抗体a_i依据其亲和度克隆增殖得到的子抗体群的规模；(5)对新的抗体群Z_i(t)进行FCM一步迭代操作，得到抗体群Z′_i(t)，并计算抗体群Z′_i(t)的亲合度；(6)依据重新计算的亲和度，对一步迭代操作后的抗体群进行克隆选择操作；(7)对克隆选择操作后的抗体群中最优抗体所对应的图像区域进行评价，若评价结果连续10次无改变，执行步骤(8)，否则，对克隆选择操作后的抗体群继续执行步骤(2)；(8)解码一步迭代操作后的抗体群中的最优抗体编码，得到各分割区域的灰度聚类中心，并用该灰度聚类中心，重新设置各分割区域的像素灰度值，输出图像分割结果。