基于感知模糊自适应蚁群算法的非线性PID控制

随着系统复杂度的提高和对象不确定性因素的增加,为克服线性PID动态性能和稳态性能差的缺陷,分析了非线性PID控制器各控制参数对误差的理想变化过程,构造非线性PID控制器。由于增益参数大量增加,传统参数优化方法不再适用,在分析蚁群算法的基础上,提出了基于感知自适应蚁群算法,并加入模糊自适应信息素更新机制,用于优化非线性PID控制器的设计方法。通过仿真实验将该控制器与基于蚁群算法的非线性PID控制器和基于蚁群算法、Z-N法的PID控制器进行对比,并对控制性能和收敛性能进行了分析,结果表明该算法有效克服了传统蚁群算法收敛速度较慢、容易陷入局部最优而停滞的缺陷,该控制器具有更好的动态性能和稳态性能。     

基于人工蚁群的红外图像分割算法

基于人工蚁群的红外图像分割方法利用模糊非线性增强算子作为启发信息,与信息素共同指导蚂蚁的行为。通过蚂蚁行走路径上的信息素分布进行更新,使得分布在目标路径上的信息素逐渐增大,逐渐向分割图像收敛,最后根据信息素分布提取分割结果。仿真和实验表明,该算法对真实图像得到了理想的分割结果。     

遗传-蚁群混合算法在高温超导匀场磁体优化设计中的应用

遗传算法具有很强的自适应性、鲁棒性和全局搜索能力,但其局部搜索能力相对较弱,计算后期易出现进化缓慢、过早收敛等问题,蚁群算法是近几年迅速发展起来的一种新的全局优化算法,具有正反馈机制,但是计算初期由于信息素差别小,初始收敛速度较慢.本文将这两种优化方法结合起来,充分发挥各自的优势,形成了遗传-蚁群混合算法,并选用测试函数对算法的优化性能作了对比计算,最后以高温超导匀场磁体为实际应用目标,以绕制磁体所用超导带长度为目标函数对磁体结构进行优化设计,优化方案比原始方案节省7.32%的超导带材用量.     

基于粒子群算法的多阈值图像分割方法

在对粒子群优化算法的基本原理和方法进行简要概述的基础上,提出了一种基于粒子群的多阈值图像分割算法。算法采用信息熵构建优化目标函数,提出了新的粒子更新准测,并以此对图像进行了多阈值优化搜索。实验表明,该算法不仅能对图像进行正确的分割,而且还具有稳定性高,易于实现,速度快等特点。     

基于能量最小化的肾脏计算断层扫描图像分割方法

随着成像技术的不断发展, 医学图像处理在计算机辅助诊断和病变管理中的重要作用日渐突出, 而计算断层扫描序列图像的肾脏组织分割是其中的关键步骤. 本文结合肾脏序列图像的连续性特征, 提出了一种基于活动轮廓和图割方法的能量最小化分割模型来自动分割肾脏组织. 根据相邻切片图像的形状差异与层间距之间的关系, 计算出序列图像中适合图割优化能量函数的最优范围. 能量函数采用测地活动轮廓模型和Chan-Vese模型的综合形式, 兼顾了目标的边界和区域信息. 随后, 利用图割方法优化离散化的能量函数, 驱使活动轮廓逐渐向目标边界靠近, 直至收敛为止. 对30组腹腔序列图像进行了算法测试, 实验表明基于能量最小化的分割方法能够有效地提取出序列图像中的肾脏组织, 其分割结果的平均Dice系数达到了93.7%. 关键词： 计算层析 肾脏分割 能量最小化 连续性     

基于粒子群优化算法的自适应图像分割方法

提出了一种基于粒子群优化算法的图像分割新方法。粒子群优化(PSO)算法是一类随机全局优化技术,它通过粒子间的相互作用发现复杂搜索空间中的最优区域缩短了寻找阈值的时间。将PSO用于基于改进的最佳加权熵阈值法的图像分割中,试验结果表明,该方法不仅能够避免陷入局部极值,而且其速度得到了明显的改善,是一种有效的图像分割新方法。     

基于水平集的闪光照相图像分割算法

针对Chan-Vese(CV)模型局部控制能力差的缺点,将基于区域的CV模型和分割曲线的局部信息结合起来,提出了一种新的水平集图像分割算法。该算法以CV法的分割曲线为初始曲线,以获得全局收敛性,在后继分割中引入分割曲线的局部信息,以提高模型对图像中微弱信号的分割能力。对闪光照相图像的数值实验表明,该算法噪声抵抗能力强,对初始轮廓位置不敏感,能实现对含细长拓扑结构和微小孔洞的弱边界闪光图像的自动分割。     

改进GSO与二维OTSU融合的红外图像多阈值分割方法

针对二维最大累间方差（Nobuyuki OTSU,OTSU）图像分割算法在电气设备故障诊断与定位中,其红外图像的多阈值分割中存在的耗时多、分割精度低、误分割等不足,造成故障区域欠分割或者过分割的问题,提出一种改进的萤火虫算法（glowworm swarm optimization,GSO）与二维OTSU的融合算法来提高电气设备红外图像多阈值分割的实时性与准确度。寻优过程中,将局部寻优扩展到全局寻优,并引入非线性递减步长及新的移动策略对GSO进行优化改进。实验结果表明:该融合算法在分割结果上较二维OTSU及未改进GSO与二维OTSU融合算法更能准确分割运行电气设备图像异常区域,分割速度分别提高19倍、1.28倍,为红外图像早期故障的有效识别与定位奠定基础。     

多特征融合的交通标志检测与分类研究

针对国内交通标志的属性特征,提出了一种基于颜色和形状的交通标志分类算法。采用RGB模型分量值互减的方法对自然背景下的交通标志图像进行分割,提取出感兴趣区域,对标志区域进行形态学处理、边缘检测,提取标志外层轮廓。利用Hough变换识别交通标志线性特征。在识别交通标志颜色和几何形状的基础上,利用交通标志的分类知识实现交通标志的快速分类。实验结果表明,该方法容易实现,满足实时性要求,并能达到较好的分类效果。     

Two-dimensional Otsu's thresholding segmentation method based on grid box filter

Otsu algorithm, an automatic thresholding method, is widely used in classic image segmentation applications. In this paper, a novel two-dimensional (2D) Otsu thresholding algorithm based on local grid box filter is proposed. In our method, firstly by utilizing the coarse-to-fine idea, the 2D histogram is divided into regions by grid technique, and each region is used as a point to form a new 2D histogram, to which 2D Otsu thresholding algorithm and an improved particle swarm optimization (PSO) algorithm are applied to get the region number of the new 2D histogram threshold. Then on the result region, the mean of the 2D histogram is computed base on box filter, and the two algorithms are applied again to obtain the final threshold for the original image. Experimental results on real data show that the proposed algorithm gets better segmentation results than the traditional recursion Otsu algorithm. It significantly reduces the time of segmentation process and simultaneously has the higher segmentation accuracy.     

数字图像散斑相关技术的蚁群优化方法

基于蚁群优化方法提出新的数字图像散斑相关算法。该方法模仿了真实蚂蚁从其巢到食物找到最短路径的方式,通过对蚁群优化方法改进,减少迭代次数并改善解的质量。将新的数字图像散斑相关算法应用到计算机模拟的散斑图像和实验获得的散斑图像中,并与广泛使用的Newton-Raphson算法进行了比较。实验结果展示了新算法的精度、可行性和有效性。当数量级为0.01像素,误差离散均方根小于0.002像素。     

对数似然图像分割的快速主动轮廓跟踪算法

针对跟踪目标尺度变化问题,提出了基于灰度对数似然图像分割的快速主动轮廓跟踪算法。改进的主动轮廓跟踪算法将根据以目标与背景的颜色差异而建立的对数似然图对图像进行阈值分割和数学形态学处理,再将Kalman滤波器结合到主动轮廓跟踪算法进行目标跟踪。改进的主动轮廓跟踪算法对目标分割准确,轮廓特征显著,跟踪效果稳定,算法能很好地适应跟踪目标尺度变化。通过Kalman滤波器对目标位置点的预测减少了主动轮廓跟踪算法收敛的迭代次数,使算法的运算效率提高了33%左右。     

基于遗传算法参数优化的PCNN红外图像分割

构造一种基于遗传算法参数优化的脉冲耦合神经网络(PCNN)红外图像分割算法。该算法首先利用PCNN的全局耦合性和脉冲同步性对输入图像进行点火处理,根据PCNN的输出结果计算熵作为遗传算法的适应度函数,并利用熵的变化量作为遗传算法的收敛依据,对PCNN模型中影响图像分割的参数进行组合优化,结合PCNN生物视觉特性和遗传算法解空间随机搜索能力来寻找关键参数的最优值。将遗传算法和PCNN进行结合可充分发挥二者优势,将本文方法与最大类间方差法(OTSU)、最大熵直方图分割算法和PCNN分割方法进行对比,通过交叉熵、区域对比度等客观指标对分割后的图像进行定量分析,结果表明无论从主观视觉还是客观指标,本文方法分割效果优于其他对比方法。     

图像分割中采用自适应三次B样条修饰轮廓线

大多数由像素灰度值或灰度相关参数获得图像轮廓线的方法由于受到图像噪声、量化误差以及灰阶的梯度分布等方面的影响 ,获得的边缘轮廓线是不光滑的 ,带有小而密集的不规则锯齿或毛刺 ,这不仅不符合实际情况 ,而且会给进一步的图像处理带来困难。为了获得连续光滑的轮廓线 ,提出了一种方法 :先以动态规划算法提取全局最优的轮廓线 ,然后用一种自适应三次B样条对获得的轮廓线进行修饰和平滑处理。该样条可根据轮廓线不同处的曲率变化情况 ,自适应地调整控制点的分布。在各类图像上的试验表明 ,该方法即有效的消除了轮廓线上的小锯齿 ,又保留了轮廓线的特征细节     

一种用于前列腺区域分割的改进水平集算法

前列腺区域的精确分割是提高计算机辅助前列腺癌诊断准确率的重要前提.本文提出了一种新的精确的前列腺区域分割模型,分为4个步骤：首先,读取T₂加权磁共振（MR）图像;其次,利用半径为5个像素的8邻域模板（8x5）的局部二值模式（LBP）特征模板计算前列腺磁共振图像的LBP特征图;然后,利用改进的距离正则化水平集（DRLSE）模型对特征图进行分割,提取前列腺粗轮廓;最后将原始水平集能量函数进行优化,构造一个新的能量函数,提取局部灰度信息和梯度信息,并在此新的能量函数的基础上,将粗轮廓迭代演化为最终的细轮廓.本文将该模型在203组来自于国际光学与光子学学会-美国医学物理学家协会-国家癌症研究所（SPIE-AAPM-NCI）前列腺MR分类挑战数据库的T2W磁共振图像上进行了测试,并与医生手工分割结果进行了比较,结果表明本文提出模型得到的分割结果的Dice系数为0.94±0.01,相对体积差（RVD）为-1.21%±2.44%,95% Hausdorff距离（HD）为6.15±0.66 mm;与文献中现有的分割模型相比,使用本文提出的模型得到的前列腺区域分割结果更接近于手工分割的结果.     

基于互信息改进型脉冲耦合神经网络多值图像分割

为了自动地进行图像的多值分割,从原始图像与分割图像之间的相互关系出发,以最大互信息为优化分割目标,以互信息熵差作为一种新的分类类数判据,在对传统脉冲耦合神经网络模型改进的基础上,提出了一种基于最大互信息改进型脉冲耦合神经网络图像多值分割算法.理论分析和实验结果表明,该方法能够自动确定最佳分割迭代次数及最佳分割灰度类数,对分割图像具有良好的特征划分能力,且在分割类数较少的情况下,能较好地保持图像细节、纹理及边缘等信息,对不同图像分割准确度高,具有较强的适用性.     

支持向量学习并行区域增长结合活动轮廓模型的图像分割算法

为克服经典区域增长算法门限设置困难和图像分割精度不高的问题,提出了基于支持向量机学习的区域增长与活动轮廓模型结合的高精度图像分割算法。首先交互式选择属于目标区域的子块和背景区域的子块形成支持向量机的训练样本;并利用这些已知的训练样本训练支持向量分类器。在目标与背景的并行竞争增长过程中,利用训练好的支持向量分类器(SVC)进行分类判决,得到目标对象的初始轮廓。为提高分割对象的精度,采用活动轮廓模型获得准确的边缘。仿真实验获得了较好的分割效果,表明该提出的算法是合理可行的。     

基于深度玻尔兹曼模型的红外与可见光图像融合

为了克服红外与可见光图像融合时噪声干扰及易产生伪影导致目标轮廓不鲜明、对比度低的缺点,提出一种基于深度模型分割的图像融合方法.首先,采用深度玻尔兹曼机学习红外与可见光的目标和背景轮廓先验,构建轮廓的深度分割模型,通过Split Bregman迭代算法获取最优能量分割后的红外与可见光图像轮廓;然后再使用非下采样轮廓波变换对源图像进行分解,并针对所分割的背景轮廓采用结构相似度的规则进行系数组合;最后进行非下采样轮廓波反变换重构出融合图像.数值试验证明,该算法可以有效获取目标和背景轮廓均清晰的融合图像,融合结果不但具有较高的对比度,还能抑制噪声影响,具有有效性.     

基于红外图像的GVF Snake轮廓提取算法的研究

针对红外图像目标具有边界模糊不清,区分效果较差的缺点,结合Ostu阈值法和梯度矢量流主动轮廓模型（GVF Snake）,提出一种目标轮廓自动提取方法。采用Ostu法先对图像进行分割,然后将得到的边界作为Snake模型的初始边缘轮廓,利用 GVF Snake特性将初始轮廓准确地收敛到目标边界。由于Ostu算法具有将目标物体从复杂背景中分割开来的优点,使得在应用 GVF Snake模型对复杂图像进行分割时减少了人工的干预。实验证明：该方法运算速度快,能够快速地收敛到目标轮廓,并准确地跟踪目标,具有一定的抗噪能力。     

石油岩芯CT图像裂缝分割算法研究

针对裂缝区域分割的需求和石油岩芯CT图像的特点, 改进了现有的水平集分割算法。首先对图像中值滤波去噪后运用C-V模型对图像进行初分割, 把背景区域和岩芯区域准确分开, 得到岩芯区域的轮廓;然后调整轮廓外区域的灰度值, 使之等于岩芯区域平均灰度值, 增强目标区域;最后再进行RSF模型细分割, 得到最终分割结果。对于高斯噪声污染严重的岩芯图像, 先采用了邻域加窗的非局部均值去噪方法, 再用改进水平集算法分割, 实验结果表明该分割方法是有效的。