1.一种自适应微分阶数的分数阶微分图像增强方法,其特征在于:包括如下步骤:
1、对数字图像进行图像分数阶的微分处理;
2、基于遗传算法寻找最优控制参数实现自适应微分阶数的图像处理。
2.根据权利要求1所述的一种自适应微分阶数的分数阶微分图像增强方法,其特征在于,步骤2中包括如下步骤:
2.1、构建图像参数模型:
数字图像F(·)大小为N×M,即图像由N行M列的像素点阵构成,f(x,y)是图像在x行y列v的像素值,f (x,y)为x行y列的该像素点经过微分阶数为v的掩模算子处理后的值,则可以定义增强程度函数G:其中:g(·)是一个对比度扩展函数;k是控制参数,其大小直接影响图像的处理质量,N,M,x,y均为正整数;
2.2、利用遗传算法计算最优的参数k和v:
根据需要自行设定染色体长度,采用奇偶方式分别编码,用奇数位基因构成序列表示控制参数k,用偶数位基因构成序列表示微分阶数v,基于以上优化遗传算法并将增强程度函数G作为遗传算法的适应度函数,通过对遗传算法中的变异概率Pm进行优化可得出每张图片的最佳微分阶数。
上文针对变异概率Pm的优化,采用如下步骤:
选取合适的适应度函数,将增强程度函数G作为遗传算法的适应度函数:设G(i)为第i代的个体平均适应度值,i表示代数,设差值函数Δ(i)=G(i+1)-G(i),为第i+1代与第i代的个体平均适应度值得差值,所以Δ(i)<0时表示i+1代整体优于第i代,Δ(i)>0表示第i+1代次于第i代。而Δ(i)本身值的大小反映了种群发展的速度。
将经典遗传算法中固定不变的变异概率Pm,优化为根据发展速度而改变的代变异概率Pm(i):根据情况选取阈值β,当|Δ(i)|>β时,表示种群发展速度很快,降低变异概率,提高收敛速度,当|Δ(i)|<β表示,种群发展趋于稳定,提高变异概率,减小陷入局部最优的可能。
设第i代的代变异概率为Pm(i),则:
Pm(i+1)=Pm(i)ln(e-λα)
α=sgn(|Δ(i)|-β)
α=sgn(x)为符号函数,|Δ(i)|-β>0时取α正值(一般为1),|Δ(i)|-β<0时取α负值(一般为-1);ln()为对数函数;e=2.7182…;λ为适应系数,根据情况取值。
根据以上函数确定每一代的代变异概率,加快收敛速度,使得该算法更加适用于图像处理。