论文答辩-基于遗传算法自动图像分割软件开发

1、2021-11-111基于遗传算法自动图像分割软基于遗传算法自动图像分割软件开发件开发 学 院：计算机学院 专业年级：计算机科学与技术 指导教师：孔xx 学生姓名：刘xx 学号：11154124 2021-11-112 论文概况论文概况具体软件设计具体软件设计遗传算法在图像分割中的应用遗传算法在图像分割中的应用遗传算法优化遗传算法优化引言引言图像分割图像分割结论结论2021-11-113论文主要工作论文主要工作第一第一第二第二第三第三第四第四简述一下目前简述一下目前现有的图像分现有的图像分割方法，阐述割方法，阐述其基本原理和其基本原理和优点，并且对优点，并且对不足之处进行不足之处进行分析，并且

2、着分析，并且着重介绍最大类重介绍最大类间方差算法。间方差算法。介绍遗传算法，介绍遗传算法，并分析其优点并分析其优点和目前研究现和目前研究现状。提出一种状。提出一种基于遗传算法基于遗传算法的图像分割算的图像分割算法。并且提出法。并且提出和最大类间方和最大类间方差算法的结合差算法的结合方式。方式。基于基于visual studio 2010，运用运用mfc 和和opencv库实库实现整个代码，现整个代码，做出友好的做出友好的图形用户界图形用户界面。面。设计出具体的设计出具体的程序流程，对程序流程，对每一个模块作每一个模块作出相应的分析。出相应的分析。实现了各个算实现了各个算子的功能代码。子的功能代

3、码。完成了对初始完成了对初始图片的处理。图片的处理。2021-11-114 1. 引言 本论文研究背景：本论文研究背景：21世纪以来，随着信息科学技术的迅猛发展，文字，世纪以来，随着信息科学技术的迅猛发展，文字，图片，视频等海量信息充斥在我们生活中。大数据图片，视频等海量信息充斥在我们生活中。大数据时代已经到来，图像视频的处理也被认为是大数据时代已经到来，图像视频的处理也被认为是大数据时代一个必须解决的问题。如何利用好这些信息，时代一个必须解决的问题。如何利用好这些信息，利用各种科学方法搜集，分析这些数据，并且合理利用各种科学方法搜集，分析这些数据，并且合理利用各种资源，已成为世界各国研究员们

4、钻研的重利用各种资源，已成为世界各国研究员们钻研的重点。点。2021-11-115 目的与意义：目的与意义：图像分割的重点是高效，对图像的进一步研究、处理很图像分割的重点是高效，对图像的进一步研究、处理很多情况下也是以图像分割为前提。随着对于图像分割技多情况下也是以图像分割为前提。随着对于图像分割技术的深入研究，人们也提出了很多优秀的算法。可是由术的深入研究，人们也提出了很多优秀的算法。可是由于图像研究领域的独特性，导致到目前为止，绝大部分于图像研究领域的独特性，导致到目前为止，绝大部分图像分割的研究成果都只能对某一特定的类型起作用，图像分割的研究成果都只能对某一特定的类型起作用，或者说只能对

5、某一具体的应用。或者说只能对某一具体的应用。 2021-11-116 2.图像分割图像分割图像分割就是把图像各部分特性区域区分开来，提取图像分割就是把图像各部分特性区域区分开来，提取有用部分。图像分割需要依赖一些特性，例如亮度、有用部分。图像分割需要依赖一些特性，例如亮度、形状、纹理、灰度等许多指标。形状、纹理、灰度等许多指标。 分割前分割前 分割后分割后2021-11-117 2. 图像分割图像分割常用方法边缘检测边缘检测阈值分割算法阈值分割算法全局阈值分割算法全局阈值分割算法最大熵法最大熵法最大类间方差算法最大类间方差算法8 3.遗传算法与阈值分割遗传算法与阈值分割3.不同参数对分割结果的

6、性能分析不同参数对分割结果的性能分析9不同种群规模对图像分割的影响不同种群规模对图像分割的影响不同的种群规模对遗传算法的效果差距很大，其主要原因是种不同的种群规模对遗传算法的效果差距很大，其主要原因是种群规模越大，其生物多样性也就越强，交叉选择的范围也就越群规模越大，其生物多样性也就越强，交叉选择的范围也就越大，越有利于找到全局最优解。所以选择合适的种群规模也是大，越有利于找到全局最优解。所以选择合适的种群规模也是相当重要的。上图就是保持交叉概率和变异概率不变，来比较相当重要的。上图就是保持交叉概率和变异概率不变，来比较种群规模对遗传算法的影响：种群规模对遗传算法的影响：10/203.不同参数

7、对分割结果的性能分析不同参数对分割结果的性能分析10不同交叉概率对图像分割的影响不同交叉概率对图像分割的影响交叉概率对于遗传算法的同样至关重要，交叉概率太小，就会交叉概率对于遗传算法的同样至关重要，交叉概率太小，就会使种群的繁殖不完善，导致不能讲优秀的基因传递到下一代，使种群的繁殖不完善，导致不能讲优秀的基因传递到下一代，上图是我们通过控制种群规模和变异概率来检测交叉概率对遗上图是我们通过控制种群规模和变异概率来检测交叉概率对遗传算法的影响：传算法的影响：2021-11-11114 具体软件设计具体软件设计总体方案设计的研究总体方案设计的研究本文采用了本文采用了MFC设计了图形的用设计了图形的

8、用户界面，基于户界面，基于visual studio2010的的Dialog的的MFC应用程序，经过应用程序，经过项目的准备阶段，功能的模块化。项目的准备阶段，功能的模块化。完成整个程序。整体的程序文件完成整个程序。整体的程序文件主要包括可以分为：主要包括可以分为：Dialog部分，部分，GA部分，部分，CvvImage部分部分2021-11-11124 具体软件设计具体软件设计CvvImage简介简介cvvImage是是openCV中的关于图中的关于图像处理的一个类，他有一个主要像处理的一个类，他有一个主要的成员变量的成员变量IplImage。其中主要。其中主要的数据结构是的数据结构是Ipl

9、Image，它是一，它是一个存储图像信息的数据结构，含个存储图像信息的数据结构，含有图像的大小，通道数，颜色模有图像的大小，通道数，颜色模式，长度，宽度，图像的附加信式，长度，宽度，图像的附加信息等等，息等等，cvvImage还包含一些虚函数，这还包含一些虚函数，这些函数在具体使用过程中要自己些函数在具体使用过程中要自己实现，主要包括加载图像，保存实现，主要包括加载图像，保存图像，拷贝图像，显示图像，获图像，拷贝图像，显示图像，获得图像长宽高等信息得图像长宽高等信息2021-11-11134 具体软件设计具体软件设计染色体数据结构的设计染色体数据结构的设计为了方便对染色体为了方便对染色体的操作

10、，这里特意的操作，这里特意设计了一个染色体设计了一个染色体的数据结构的数据结构14/202021-11-1114 4具体软件设计具体软件设计遗传算子初始化初始化InitializePopulation 选择选择FucSelect交叉交叉FucCross变异变异FucVariation繁衍FucReproduct2021-11-11154 具体软件设计具体软件设计整体图形界面整体图形界面Dialog图形用户界面的总体布局图形用户界面的总体布局可以分为可以分为4大块。大块。1. 图形显示部分，主要用于显示图形显示部分，主要用于显示原始图片和显示处理之后的图片。原始图片和显示处理之后的图片。此功能主

11、要是由函数此功能主要是由函数DrawPicToHDC来完成来完成2. 按钮区域，主要有打开图像，按钮区域，主要有打开图像，阈值分割，保存图片等按钮组成，阈值分割，保存图片等按钮组成，按钮的可以响应消息，里面有相按钮的可以响应消息，里面有相应的消息处理函数，来实现对图应的消息处理函数，来实现对图像的添加操作，处理操作和保存像的添加操作，处理操作和保存操作操作3. 遗传算法参数设置部分。此部遗传算法参数设置部分。此部分的实现方法主要是添加分的实现方法主要是添加3个可个可编辑的文本框（用户可以在里面编辑的文本框（用户可以在里面自行设置遗传算法的参数当设置自行设置遗传算法的参数当设置完成后，通过完成后，通过UpdateData（ture）将参数传递到将参数传递到CmfcdemoDlg的成的成员函数员函数m_SIZE，m_pCROSS， m_pVARIATION; 。2021-11-1116 4. 结论结论本论文首先介绍遗传算法和图像分本论文首先介绍遗传算法和图像分割的基本理论，同时详细描述了其割的基本理论，同时详细描述了其实践具体步骤，然后针对传统最大实践具体步骤，然后针对传统最大类间方差算法的不足，根据自己的类间方差算法的不足，根据自己的方案，对遗传算法进行简单的