[發明專利]基于改進螢火蟲算法的盾尾間隙圖像二維Otsu閾值分割方法

在審

• 申請號: 202310174691.6
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116309665A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 曾亮;張琛寧;劉哲;王珊珊;舒文強;鄒心怡;夏軍勇;許超;楊釗;熊棟棟
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

1.一種基于改進螢火蟲算法的盾尾間隙圖像二維Otsu閾值分割方法，其特征在于，包括：

獲取管片圖像；

在管片圖像灰度[0,255]范圍內，隨機生成N只二維的螢火蟲組成的一個種群；

通過迭代的方式獲取種群中最優二維螢火蟲位置，其方法包括：計算種群中每只螢火蟲的最大亮度；將種群內的螢火蟲最大亮度進行排序，對于每只螢火蟲，將其與比它亮度低的若干只螢火蟲組成局部群落；對局部群落進行螢火蟲之間的吸引操作，計算每只螢火蟲與其所在局部種群內部其他螢火蟲相對亮度與吸引度；根據相對亮度和吸引度對螢火蟲位置進行更新，在位置更新時引入吸引力權重以加強局部群落之間的聯系；根據螢火蟲移動后的位置，更新螢火蟲的最大亮度；經過多次迭代后輸出最優二維螢火蟲位置；

取最優二維螢火蟲位置的均值作為最佳閾值，使用最佳閾值對管片灰度圖像進行閾值分割，以此得到管片感興趣區域分割結果。

2.根據權利要求1所述的基于改進螢火蟲算法的圖像二維Otsu閾值分割方法，其特征在于，螢火蟲的最大亮度計算方法包括：

定義目標函數f為二維類間方差值J(T)，即：

f＝J(T)＝p₀(μ₀-μ_T)·(μ₀-μ_T)^T+p₁(μ₁-μ_T)·(μ₁-μ_T)^T

其中p₀，p₁分別為管片圖像前景與背景的二維像素概率，μ₀，μ₁為管片圖像前景與背景的二維灰度均值向量，μ_T為管片圖像全局的二維灰度均值向量；

計算目標函數f的值，將其作為螢火蟲的最大亮度。

3.根據權利要求1所述的基于改進螢火蟲算法的圖像二維Otsu閾值分割方法，其特征在于，螢火蟲位置計算公式為：

x_j(t+1)＝ω(t)x_j(t)+A_ij(r_ij)(x_i(t)-x_j(t))+αrand()+ω(t)(x_best(t)-x_j(t))

其中x_j(t+1)為螢火蟲j在迭代次數t+1時的位置，x_i(t)為螢火蟲i在迭代次數t時的位置，x_j(t)為螢火蟲j在迭代次數t時的位置，A_ij(r_ij)為兩螢火蟲i、j之間的吸引度，α為步長因子，rand()為(0,1)的標準正態分布，x_best(t)為當前局部群落內的最優個體位置，ω(t)為螢火蟲吸引力權重。

4.根據權利要求3所述的基于改進螢火蟲算法的圖像二維Otsu閾值分割方法，其特征在于，螢火蟲吸引力權重ω(t)計算方法為：

ω(t)＝Exp(-|((f(x_best(t))-f(x_best(t-1)))²-(f_i(t-1)-f_i(t-2))²)^-1|）

其中，f(x_best(t))為第t次迭代的全局最優值，f(x_best(t-1))為第t-1次迭代的全局最優值，f_i(t-1)表示第t-1次迭代的螢火蟲x_i的值，f_i(t-2)表示第t-2次迭代的螢火蟲x_i的值。