【MATLAB图像处理实用案例详解(9)】——基于最大类间方差遗传算法的道路分割

news2025/6/20 16:19:32

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    • 一、最大类间方差遗传算法
    • 二、代码示例

一、最大类间方差遗传算法

最大类间方差的求解过程,就是在解空间中查找到一个最优的解,使得其方差最大,而遗传算法能非线性快速查找最优解k*及最大的方差,其步骤如下:
①为了使用遗传算法,首先必须对实现解空间的数值编码,产生染色体单元。由于所采集到的道路图像的灰度图由0~255个灰度值组成,正好对应着一个8位二进制即一个字节,因此使用一个字节作为一个染色体。对于染色体的解码正好是编码的逆过程,就是这个字节的十进制数。
②初使化种群,产生一个规模的染色体种群,并随机初始化每一染色体,得到多个不同的染色体,这个过程实际上决定了解的起始值,如果其选取过偏,则会造成最优解收敛慢、计算时间长的缺点。
③对每个染色体进行解码。由最大类方差的分割阈值方法,可以设定其方差作为每一个染色体的评价函数,染色体的方差越大,就越有可能逼近最优解。求出每一个染色体的适应值,对于所求得的适应值,求出每一个染色体的选择概率及累计概率并产生多个随机数。选择出随机概率对应的染色体作为遗传运算的一组种子,其中适应值大的被选取的可能性大,而适应值小的被选取的机会少,其值对染色体进行优胜劣汰的自然选择,又称为竞争。被选中的染色体作为遗传种子,进行遗传运算,这样一代一代地进行,每一代所得到的适应值都不相同,新一代中的染色体得到的适应值较高,因此,其解也更逼近于最大的值。
④接下来进行遗传运算。首先进行杂交运算,杂交运算就是对染色体中的某些基因进行交换,此过程中为了控制交换的位数,必须给定一个杂交率。杂交率越大,其交换的基因越多,其值变化就越快,解的收敛速度就越快;但杂交率太大,不利于求得最优解。

二、代码示例

运用最大类间方差遗传算法进行道路分割的MATLAB代码和效果如下:
原始道路和分割后的道路图像如下:
在这里插入图片描述
最佳适应度值进化曲线和每一代的最佳阈值进化曲线如下:
在这里插入图片描述
【注】:将传统的图像分割技术与现代智能理论——遗传算法相结合,不但提高了算法的分割性能,还大大提高了算法的运算速度。
完整代码参考链接:https://download.csdn.net/download/didi_ya/87691646

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