1.一种基于蝙蝠优化模糊聚类的图像分割方法,其特征在于,包括下述步骤:步骤1,输入待分割图像,设定聚类数目c,模糊系数m,种群规模S以及停机条件;
步骤2,依据设定图像聚类数目c和种群规模S,运行蝙蝠算法,初始种群的各变量,产生初始种群Gk,位置向量xt(这里t的取值范围是,1≤t≤S,S表示种群规模),表示数字图像的聚类中心,其取值范围为(0,255),速度vt、声波频率ft、脉冲响度At、发射速率rt五个变量随机产生,k表示蝙蝠算法的运行代数,在初始条件下,令k=0;
步骤3,通过生成的初始种群,计算该种群中每个个体对应的像素的隶属度;
采用FCM的隶属度计算公式计算个体的隶属度,FCM的隶属度计算公式如下:其中1≤i≤c,1≤j≤N
dij=||Xj-Vi||其中1≤i≤c,1≤j≤N其中,对于8位灰度图像一共有256个灰度级,N是样本图像的灰度级数,其取值固定为256,uij是灰度级为j的像素对于聚类中心Vi的隶属度,m是模糊系数,c是聚类数目,dij是灰度级为j的像素与聚类中心Vi之间的欧氏距离,且1≤i≤c,1≤j≤N;
步骤4,计算种群中个体的适应度并找出其全局最优解;
根据每个个体对应的像素的隶属度,计算每个个体的适应度值,Jq(t)(1≤t≤S)表示每个个体的适应度值,将Jq(t)中最大的值fitnessgeneration作为种群的全局最优解,并存入最优解集;
步骤5,采用蝙蝠算法对种群中各变量进行更新;
调整声波频率ft产生新的解并更新速度vt和位置xt,更新公式如下:ft=fmin+(fmax-fmin)*β
k k-1 k
vt =vt +(xt-fitness)*ft
k k-1 k
xt =xt +vt
其中,k表示蝙蝠算法的运行代数,fmin和fmax分别表示声波频率的范围,β∈[0,1]是一个随机向量,保证fi在[fmin,fmax]范围内,速度vt可为正值或负值,位置向量xt可任意方向移动;
步骤6,从最优解集中选择一个解,并在该最优解附近形成一个局部解,进而在该局部解附近形成一个新解;
若k=1,局部解取步骤4中全局最优解所对应的位置变量,若k≠1,局部解直接取前一代个体适应度的全局最优解所对应的位置变量xglobalbest,新解的计算公式如下:k
xnew=xglobalbest+ε*avgA
k
其中,xnew表示得到的新解,ε∈[-1,1]是一个任意的实数,avgA 是个体在当前代的平均脉冲响度,由脉冲响度Ai计算所得;
步骤7,计算新解中个体的适应度;
步骤8,判断是否对个体参数进行更新;
用新解xnew中个体的适应度Jq_new(t)与最优解集中选定解的Jq(t)进行比较,(若k=1,Jq(t)取步骤4中全局最优解的个体适应度Jq(t),若k≠1,Jq(t)取算法上一代计算产生的最优解的个体适应度Jq(t)),若Jq_new(t)>Jq(t)(1≤t≤S)且脉冲响度At大于人为设定阈值RA,阈值RA=1.5,则进入步骤9;否,则进入步骤10;
步骤9,对原解x中第t个个体的位置变量用新解xnew中第t个个体的位置变量进行替换并对脉冲响度At和发射速率rt进行更新后,进入步骤10,脉冲响度At和发射速率rt的更新公式如下;
其中k表示蝙蝠算法的运行代数,exp表示以自然对数e为底的指数函数,α和β是两个常量;
步骤10,计算种群全局最优解,通过与先前全局最优解的比较,对全局最优解进行更新;
计算种群中个体的适应度,得到当前的全局最优解fitnessnew_gen与先前的fitnessgeneration进行比较,(若k=1,先前的fitnessgeneration取步骤4中全局最优解的个体适应度fitnessgeneration。若k≠1,先前的fitnessgeneration取算法上一代执行步骤10计算产生的最优解集的个体适应度fitnessgeneration)。若fitnessnew_gen>fitnessgeneration,则根据fitnessnew_gen将其更新为种群新的全局最优解fitnessgeneration;否则,将保留原先的全局最优解fitnessgeneration;
步骤11,判断是否满足停机条件,若是,则进入步骤12,否则返回步骤5;
步骤12,输出最终分割图像。
2.根据权利要求1所述的一种基于蝙蝠优化模糊聚类的图像分割方法,其特征在于:步骤1中,聚类数目c=4,模糊系数m=2,群体规模S=50,停机条件为连续十五代运算得到的全局最优解保持不变。
3.根据权利要求1所述的一种基于蝙蝠优化模糊聚类的图像分割方法,其特征在于:步骤5中,蝙蝠算法频率范围的取值为fmin=0、fmax=10。
4.根据权利要求1所述的一种基于蝙蝠优化模糊聚类的图像分割方法,其特征在于:步骤8中,阈值RA=1.5。
5.根据权利要求1所述的一种基于蝙蝠优化模糊聚类的图像分割方法,其特征在于:步骤9中,α=β=0.9。
6.根据权利要求1所述的一种基于蝙蝠优化模糊聚类的图像分割方法,其特征在于:步骤4,、步骤7和步骤10中所述的适应度计算公式如下:其中,Q是一个正常数,N是样本图像的灰度级数,c是聚类数目,uij是灰度级为j的像素对于聚类中心Vi的隶属度,m是模糊系数,dij是灰度级为j的像素与聚类中心Vi之间的欧氏距离,1≤i≤c,1≤j≤N。