[發(fā)明專利]基于Ridgelet冗余字典的遺傳進化圖像重構方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210011613.6
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102609910A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉芳;焦李成;郝紅俠;楊麗;戚玉濤;周確;侯彪;王爽;楊淑媛;馬文萍;尚榮華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06N3/12
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種基于Ridgelet冗余字典的遺傳進化圖像重構方法，其特征在于：采用的Ridgelet冗余字典對圖像稀疏表示，包括如下步驟：

步驟1對觀測向量聚類，發(fā)送方首先將圖像在空域中進行分塊處理，對處理結果觀測后得到觀測向量進行發(fā)送，接收方接收后對觀測向量按照歐氏距離相似度用仿射傳播AP算法進行聚類，得到聚類Y₁，Y₂，...，Y_L；

步驟2構建種群，設定所有圖像塊在字典D下稀疏度為k，k為一個與圖像大小有關的常數(shù)，對Ridgelet冗余字典D的所有基原子用正整數(shù)進行編號，隨機選取k個Ridgelet冗余字典基原子的編號構建一個個體，構造多個按上述方式構建的個體，為每一類觀測向量對應的圖像塊構建一個初始種群，設置進化代數(shù)t＝0、最大進化代數(shù)為T；

步驟3對種群進行共同遺傳進化操作，在適應度函數(shù)1下對每一類觀測向量對應圖像塊的初始種群進行共同遺傳進化操作，更新每個種群中的個體，然后選擇出每個種群的共同最優(yōu)個體，選擇出所有種群的最優(yōu)個體后，使進化代數(shù)t＝t+1，轉(zhuǎn)向步驟4，其中，適應度函數(shù)1為它定義的是第i類觀測向量對應圖像塊的初始種群中每個個體對該類所有圖像塊的適應度，式中，Y_i^j為第i類中第j個觀測向量，Φ為高斯觀測矩陣，D_m為該類中第m個個體中的編號對應的Ridgelet冗余字典中基原子構成的子字典，θ_j為該類別中第j個觀測向量對應圖像塊的稀疏表示系數(shù)向量，它是由感知矩陣的廣義逆矩陣乘上該觀測向量所求得的，感知矩陣由Φ和D_m相乘得到，n為該類別中的相似觀測向量的個數(shù)；

步驟4對初始圖像進行重構，使用共同遺傳進化操作得到的每個種群的共同最優(yōu)個體對初始圖像進行重構，該圖像稱為共同遺傳進化重構圖像；

步驟5濾波、凸集投影更新操作以及判斷算法是否終止，用BM3D濾波器對重構圖像進行濾波操作，再對濾波后的重構圖像進行凸集投影更新操作，在重構圖像濾波、凸集投影更新操作后，判斷算法是否終止，若進化代數(shù)達到最大進化代數(shù)T，則終止進化，并輸出重構圖像，否則轉(zhuǎn)向步驟6；

步驟6更新稀疏度k，更新每個類別中的每個觀測向量對應圖像塊的稀疏度k；

步驟7更新種群，根據(jù)每個類別中每個觀測向量對應圖像塊新的稀疏度值更新種群，包括改變個體的長度，且把新個體替代該類別對應種群中適應度最小個體，得到更新后種群；

步驟8對圖像塊進行獨立遺傳進化操作，在適應度函數(shù)2下對經(jīng)過步驟7更新后的每個種群采用獨立遺傳進化，對每個種群進行更新并獲得每個種群對應的每個圖像塊的最優(yōu)個體，獲得所有所有種群對應圖像塊的最優(yōu)個體后，使進化代數(shù)t＝t+1，其中，適應度函數(shù)2為它定義的是第i個種群中的個體對圖像塊的適應度，式中，Y_i^j為第i類中第j個觀測向量，Φ為高斯觀測矩陣，D_m為該類中第m個個體中的編號對應的Ridgelet冗余字典中基原子構成的子字典，θ_j為該類別中第j個觀測向量對應圖像塊的稀疏表示系數(shù)向量，它是由感知矩陣的廣義逆矩陣乘上該觀測向量所求得的，感知矩陣由Φ和D_m相乘得到；

步驟9重構圖像，用每一個圖像塊對應的最優(yōu)個體重構獲得整幅圖像，圖像稱為第t代獨立遺傳重構圖像，轉(zhuǎn)向步驟5，直到算法達到終止條件。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于Ridgelet冗余字典的遺傳進化圖像重構方法，其特征在于：其中步驟1所述的仿射傳播AP算法，按如下步驟進行：

(2a)設置仿射傳播AP算法最大迭代次數(shù)，初始化歸屬度為0；

(2b)計算觀測向量之間的歐式距離，用歐式距離的負值作為相似性度量，得到相似性矩陣；

(2c)利用相似性矩陣計算觀測向量之間的吸引度和歸屬度；

(2d)設置每代的衰減系數(shù)，并更新吸引度和歸屬度；

(2e)將每個觀測向量的吸引度和歸屬度相加，將相加結果最大的觀測向量做為聚類中心；

(2f)若每個觀測向量的歸屬類別不再變化時或達到最大迭代次數(shù)，則迭代終止，則由(2e)得到的聚類中心作為最終的聚類中心，否則，轉(zhuǎn)(2c)。