[發(fā)明專利]模擬退火-遺傳算法的光譜特征區(qū)間選擇及光譜加密方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510439116.X
• 申請(qǐng)日: 2015-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105046003B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐廣晉;王家俊;李斌;張健;陶鷹;付磊;楊仁禮;李慧;張耀;孔維玲;李慶華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王家俊
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.模擬退火-遺傳算法的光譜特征區(qū)間選擇及光譜加密方法，其特征在于：它的具體方法為：將模擬退火算法的核心思想Metropolis接收準(zhǔn)則引入遺傳算法中的基因交換、變異算子中，采用模擬退火-遺傳算法對(duì)GC-MS圖譜特征區(qū)間進(jìn)行選擇，然后對(duì)指定的GC-MS圖譜和近紅外光譜整個(gè)區(qū)域加密；

其中，所述的GC-MS圖譜特征區(qū)間選擇方法包括以下步驟：

(S1)、基因編碼，將GC-MS圖譜區(qū)間劃分為用k個(gè)0/1基因來(lái)表示的k個(gè)子區(qū)間組合；

(S2)、種群初始化，根據(jù)染色體數(shù)(popsize)隨機(jī)產(chǎn)生初始種群；

(S3)、適應(yīng)度函數(shù)，采用交互驗(yàn)證均方根誤差(RMSECV)作為個(gè)體的適應(yīng)度函值，RMSECV值越小，表示模型預(yù)測(cè)能力越好，即(1)式表示適應(yīng)度目標(biāo)函數(shù)，得到目標(biāo)函數(shù)為式(2)；

f(x_k)＝minRMSECV (1)

其中，x_k為用含有k個(gè)基因來(lái)表示的區(qū)間組合；

(S4)、遺傳操作，采用根據(jù)Metropolis準(zhǔn)則執(zhí)行遺傳操作:

(a)、選擇算子根據(jù)群體的適應(yīng)度值，選擇適應(yīng)度高的個(gè)體淘汰適應(yīng)度低的個(gè)體；

(b)、采用單點(diǎn)交叉操作，即開(kāi)始字符到交換點(diǎn)之間的基因參與交換過(guò)程，基因交換個(gè)體數(shù)由交換概率P_c控制，交叉算子從父輩群體中隨機(jī)選擇父輩個(gè)體P_i，通過(guò)基因交叉產(chǎn)生子代新個(gè)體C_i，分別計(jì)算他們的適應(yīng)度值fP_i和fC_i，按照Metropolis準(zhǔn)則判斷是否接受新產(chǎn)生的個(gè)體；具體判斷過(guò)程如下：

(i)如果fP_i＜fC_i，接受新解，用C_i代替P_i；

(ii)當(dāng)(i)不成立時(shí)，引入玻爾茲曼(Boltzman)因子，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)[0,1]之間的數(shù)β，如果β＜exp((fC_i-fP_i)/T)，其中T是模擬退火溫度，則接受新解，用C_i代替P_i，否則保持P_i不變；

(c)、變異算子由在個(gè)體上隨機(jī)挑選某個(gè)基因進(jìn)行異或操作，變異個(gè)體數(shù)由變異概率P_m控制，變異算子與改進(jìn)的交換算子類似；

(S5)、循環(huán)執(zhí)行S3和S4步驟；

(S6)、以溫度小于終止溫度為終止條件，滿足條件時(shí)終止循環(huán)，返回最優(yōu)解；

GC-MS圖譜和近紅外光譜整個(gè)區(qū)域加密的方法包括以下步驟：

(S1)、輸入步驟，讀取輸入的圖譜像數(shù)據(jù)，作為要加密對(duì)象的圖像；

(S2)、加密指定區(qū)域步驟，在該步驟中，針對(duì)輸入的GC-MS圖譜執(zhí)行光譜特征區(qū)間選擇操作來(lái)指定要加密的區(qū)域；針對(duì)輸入的近紅外光譜整個(gè)區(qū)域加密；

(S3)、向加密的光譜圖區(qū)域添加偽信號(hào)，在該步驟中，向被加密的指定區(qū)域添加呈點(diǎn)形或者線形的所述的偽信號(hào)；

(S4)、基于所述加密密鑰在所述指定步驟中指定的GC-MS圖譜區(qū)域近紅外光譜轉(zhuǎn)換為被處理的圖像；以及通過(guò)有規(guī)律地轉(zhuǎn)換在所述轉(zhuǎn)換步驟中轉(zhuǎn)換的被處理的圖譜的像素值來(lái)建立轉(zhuǎn)換圖像，以使得能夠指定圖譜特征區(qū)間區(qū)域位置。