1.一种基于改进鸡群优化算法的多阈值Otsu图像分割方法,其特征在于:读取要阈值分割的图像,将多阈值Otsu算法的类间方差作为适应度函数,通过改进的算法能够将定位区域的异物和背景分离开,实现异物检测的功能;具体的步骤包括:步骤一:读取要阈值分割的图像,实时读取无线充电发射板定位区域预处理后的图像;
步骤二:初始化改进鸡群算法的参数;
步骤三:采取PWLCM混沌映射对鸡群算法种群粒子进行初始化,使其均匀分布在搜索空间内;
步骤四:计算图片的直方图并设置要分割的阈值个数;
步骤五:计算图像的最大类间方差作为鸡群的食物源;
步骤六:采用改进的公式分别对公鸡、母鸡以及小鸡进行位置更新;步骤6.1:引入非线性权重递减策略对公鸡的位置更新进行改进;
由于公鸡的适应度值最高,属于各个群体中的最优个体,引入非线性权重递减策略,使得在迭代初期具有较大的权重,更好的遍历整个搜素空间,而在后期保持较小的权重,使得种群具有较好的局部搜索能力收敛到全局最优点;公鸡的位置更新公式为:xi,jt+1=λt*xi,jt*(1+Rand(0,σ2)),(2)其中,xi,jt+1表示公鸡第t+1次迭代的位置,λt表示第t次迭代的权重,xi,jt表示公鸡第t次迭代的位置,Rand(0,σ2)表示均值为0,方差为σ2的高斯分布;ε表示一个很小的平衡常数,避免除数为零;s表示所有公鸡中除去第i个个体外的任意一个个体,第i只公鸡的适应度为fi,随机选取公鸡s的适应度为fs;t为当前迭代次数,tmax为最大迭代次数,λmax为初始惯性权值,取值为1.2;λmin为进化到最大迭代次数时的惯性权值,其取值为0.1;a和b为调整因子,它们的取值范围为a=30,b=0.88;
步骤6.2:引入自适应分数阶G-L对母鸡位置更新公式进行优化并引进分数阶数自适应调整;
所述的自适应分数阶G-L,取分数阶G-L的前四项对母鸡位置更新进行改进,改进公式为:对其母鸡位置更新公式进行分数阶优化,原位置更新公式为:xi,j’t+1=xi,j’t+a1*Rand*(xr1‘t-xi,j’t)+a2*Rand*(xr2,j‘t-xi,j’t)(5);
移项得:
xi,j‘t+1-xi,j’t=a1*Rand*(xr1‘t-xi,j’t)+a2*Rand*(xr2,j‘t-xi,j’t)(6);
根据公式(4),取分数阶前四项,可得:
当式(7)中的分数阶α取1时,将式(6)与式(7)结合,得到分数阶母鸡位置的更新公式,更新公式为:a2=exp(fr2-fi)
其中,Rand是服[0,1]均匀分布的随机数,该母鸡的伙伴公鸡r1的适应度值为fr1,a1表示其伙伴公鸡对其的影响因子,其他公鸡和母鸡中随机选取个体r2的适应度值为fr2,a2为其他鸡对其的影响因子;
利用母鸡的位置信息对分数阶α进行自适应调整,母鸡i与其他母鸡的平均距离为:其中,N为母鸡种群总数,D为空间维数;则进化因子ω可表示为:
dbest为全局最优位置与其他母鸡距离的平均值,母鸡的平均距离最大值为dmax,最小值为dmin,ω∈[0,1];当分数阶次数α∈[0.5,0.8]时,算法的收敛速度较快,所以可将α根据下式进行动态调整:步骤6.3:在小鸡的位置更新公式中引入向全局最优个体学习的因子,避免陷入局部最优;在小鸡的位置更新公式中引入向全局最优个体学习的因子,具体的改进公式为:xi,j‘’t+1=xi,j‘’t+E(xm,j‘’t-xi,j’‘t)+St(xbest,j‘’t-xi,j‘’t)(12);
其中,母亲母鸡m位置的第j维数值为xm,母亲母鸡的位置对小鸡位置的影响因子为E,其为随机函数随机生成,取值范围一般为(0,2);S的更新公式为t为当前迭代次数,tmax为最大迭代次数,S的取值范围为从1递减到0;xbest,j‘’t为小鸡群体中的最优位置;
步骤七:判断当前食物源是否为最优或达到迭代次数,若是,进行下一步骤,若不是,返回步骤五;
步骤八:输出最大阈值;
步骤九:对图像进行多阈值分割。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进鸡群优化算法的多阈值Otsu图像分割方法,其特征在于:步骤三所述的PWLCM混沌映射的计算公式为:其中,p=0.4,x(1)=rand,x(t)为第t次迭代的值。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进鸡群优化算法的多阈值Otsu图像分割方法,其特征在于:步骤五所述最大类间方差的计算公式为:其中,阈值组合为[t1,t2,…tK-1],将图像分割成K个类别;为分割后各个类别占图像的比例,μi为各个类别的平均灰度,μT为图像的平均灰度。
4.根据权利要求1所述的一种基于改进鸡群优化算法的多阈值Otsu图像分割方法,其特征在于:所述的适应度函数采用的是多阈值Otsu算法的类间方差,计算公式为:其中,阈值组合为[t1,t2,…tK-1],将图像分割成K个类别;为分割后各个类别占图像的比例,μi为各个类别的平均灰度,μT为图像的平均灰度。