[發明專利]一種粒子群優化的均衡形態濾波圖像去噪方法

有效

• 申請號: 201210114916.0
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102609925A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 朱幼蓮;黃成;程欽;倪福銀;劉舒祺;許致火
• 申請（專利權）人: 江蘇技術師范學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 湯志和

1.一種粒子群優化的均衡形態濾波圖像去噪方法，包括如下步驟：

①輸入像素大小為W*H的圖像f;

定義零方陣的單位結構元素SE，其大小為n*n;?

利用所述單位結構元素SE定義均衡腐蝕運算：

，即把集合內灰度值的中值作為所述輸入圖像像素點(i,j)的灰度值；其中，i取值范圍為[0,W-n],j取值范圍為[0,H-n],h取值范圍為[0,n-1],k取值范圍為[0,n-1]；

利用所述單位結構元素SE定義均衡膨脹運算：

，即把集合內灰度值的中值作為所述輸入圖像像素點(i,j)的灰度值；其中，i取值范圍為[0,W+n-2],j取值范圍為[0,H+n-2],h取值范圍為[0,n-1],k取值范圍為[0,n-1]；

②?設定粒子數為m，空間維數為D?，第i個粒子的位置用D維向量X_i=（X_i1，X_iD）表示，第i個粒子的飛翔速度用D維向量V_i=（V_i1，V_iD）表示；所述粒子的初始位置和初速度各為（0，1）之間的隨機數；根據所述初始位置得到所述單位結構元素SE的大小，即得到n的初值;

?③?用n為所述初值的單位結構元素SE對所述輸入圖像進行所述均衡腐蝕運算，得到大小為(W-n+1)*(H-n+1)的均衡腐蝕圖像；

④?用n為所述初值的單位結構元素SE對所述均衡腐蝕圖像進行所述均衡膨脹運算，得到大小為W*H的均衡膨脹圖像，并計算所述均衡膨脹圖像的峰值信噪比PSNR；

⑤?以所述峰值信噪比PSNR為代價函數，用粒子群優化技術更新所述粒子速度V與所述粒子位置X，得到全局最優的粒子位置；根據所述全局最優的粒子位置得到所述單位結構元素SE的大小，即得到n的最優值;

⑥?用n為所述最優值的單位結構元素SE對所述的輸入圖像依次進行所述均衡腐蝕運算、均衡膨脹運算，得到輸出圖像。

2.根據權利要求1所述的粒子群優化的均衡形態濾波圖像去噪方法，其特征在于：所述n根據所述粒子位置乘以一系數得到，且所述n的值不大于所述W和H。

3.根據權利要求2所述的粒子群優化的均衡形態濾波圖像去噪方法，其特征在于，所述系數為10。

4.根據權利要求1所述的粒子群優化的均衡形態濾波圖像去噪方法，其特征在于：所述步驟⑤中的以所述峰值信噪比PSNR為代價函數，用粒子群優化技術更新所述粒子速度V與所述粒子位置X，得到全局最優的粒子位置的方法，包括如下步驟：

a：定義所述第i個粒子的歷史最優位置為P_i=[P_i1,P_iD]，所述均衡膨脹圖像的峰值信噪比PSNR為個體極值P_id，所述m個粒子中最高的峰值信噪比PSNR為全局極限g_id，限定粒子最大所述飛翔速度為V_max，當前迭代次數為t，且t初值為0；

b:根據當前粒子的位置和速度，按式????????????（1）

更新粒子的速度；

按式????????????????????????????????????（2）

更新粒子位置；

式中，i=[1,m],d=[1,D],?w為一設定系數取0.729,c₁、c₂為正常數，用于調整群體最優和個體最優對個體的影響強度c₁=c₂=2.05?,r₁和r₂分別為（0，1）之間的隨機數，Pgd為當前搜索到的最優解；

c：通過所述步驟b中的公式（1）、（2）計算迭代后的每個粒子位置的適應性，根據每個粒子的峰值信噪比PSNR判斷所述每個粒子位置的適應性；

d：把每個粒子的峰值信噪比PSNR分別與個體最高的峰值信噪比PSNR進行比較，若一粒子的峰值信噪比PSNR比所述個體最高的峰值信噪比PSNR高，則把該粒子的峰值信噪比PSNR作為新的個體最優解；否則保持所述個體最高的峰值信噪比PSNR不變；

e：把所述個體最優解的峰值信噪比PSNR分別與全局最高的峰值信噪比PSNR進行比較，若所述個體最優解的峰值信噪比PSNR比所述全局最高的峰值信噪比PSNR高，則把所述個體最優解的峰值信噪比PSNR作為新的全局最優值，否則保持所述全局最高的峰值信噪比PSNR不變；

f：若所述全局最優值趨向于穩定，則確定所述個體最優解的峰值信噪比PSNR為所述全局最優值，即得到所述全局最優的粒子位置；否則，則t=t+1，重復上述步驟b至f。