改进蚁群聚类算法在火山岩岩性识别中的应用
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一种基于蚁群聚类的图像分割方法【关键词】图像分割;群体智能;蚁群算法;聚类0 引言在图像分析与处理中,通常需要将关心的目标从图像中分离出来,这种从图像中将有特殊意义的区域与其它区域分离并提取出来的技术和过程,就是图像分割。
图像分割是目前图像处理、计算机视觉、模式识别等研究邻域的基本问题之一。
目前,图像分割不存在通用的分割算法,不同的图像分割算法都是在针对不同图像取得了较良好的效果。
而应用较广泛的有阈值法,边缘检测法,区域跟踪法等[1]。
各方法都有自己的优点和缺点。
随着实际应用的需要,对图像分割方法的研究也在不断深入,在不断改进现有方法的同时,也提出了许多的新方法。
其中包括基于群体智能的分割算法:如蚁群算法[2-6],遗传算法[7],粒子群优化算法[8]等。
群体智能是人们在研究昆虫的习性时提出的。
群体智能是指“无智能的个体通过合作表现出智能行为的特性”。
当前研究较多的还是对蚂蚁习性的观察,如对蚂蚁觅食行为而提出的蚁群算法及后的许多改进算法;对蚂蚁构建墓地的行为而提出的用于解释聚类现象的bm模型。
本文提出的图像分割方法是基于群体智能理论的聚类算法。
首先介绍了有关群体智能的理论,然后对原有蚁群聚类算法作了一些改进,通过分割特征的提取,初始虚拟堆的设置,以及负载和观察半径的设置,在加快聚类的同时,也保证了的聚类效果,并在图像分割中收到了较好的结果。
最后,将实验分割的效果与目前常用的分割算法如:log算子、canny算子进行比较。
实验结果表明:具有较好的聚类效果,能够较好的分割图像。
1 群体智能理论20世纪50年代中期创立了仿生学,人们通过对群居生物筑巢、觅食、迁徙、打扫巢穴等行为的模似,提出了许多用以解决复杂优化问题的新方法,并成功的解决了组合优化、车间调度、图着色等邻域的实际问题。
bonabeau等人认为群体智能是任何启发于群居性昆虫群体和其它动物群体的集体行为而设计的算法和分式问题的解决装置。
群体智能的特点如下[3]:1)无集中控制约束,不会因个别个体的故障影响整个问题的求解,确保了系统具有更强的鲁棒性;2)以非直接的信息交流方式确保了系统的扩展性,由于系统中个体的增加而增加的通信开销较少;3)并行分布算法模型,可充分利用多处器,这样的分布模式更适合于网络环境下的工作状态;4)对问题定义的连续性无特殊性要求;5)系统中每个个体的能力十分简单,每个个体的执行时间也比较短,并且算法实现简单。
交会图技术在火山岩岩性与裂缝识别中的应用测井技术WELL LOGGING TECHNOLOGY1999年第23卷第1期vol.23 No.1 1999--------------------------------------------------------------------------------范宜仁黄隆基代诗华摘要选用一些对火山岩岩性反应敏感的物理量进行交会识别岩性。
讨论了3种识别方法:①常规测井交会图技术识别法;②利用岩石强度参数识别法;③利用横波信息交会识别法。
介绍了用各种交会图定性识别新疆克拉玛依油田火山岩岩性及裂缝情况的成功实例。
主题词:火山岩岩石成分岩石性质[交会图]裂缝识别测井测井解释Application of Crossplot Technique to the Determination of Lithology Composition and Fracture Identification of Igneous Rock.Fan Yiren,Huang Longji et al..ABSTRACT The lithology of igneous rock is quite complex.It is rather difficult to determine its lithology composition and identify fracture in igneous rock by logging data.Some pyrolith-sensitive quantities are selected to make crossplot for lithology identification.Three identification methods are given,i.e.①conventional logging data crossplot;②rock strength parameters crossplot;③S wave data crossplot.Case history of various crossplot techniques in Karamay Oilfield is given for qualitative identification of lithology composition and fracture of igneous rock.Subject Terms:volcanic rock rock composition rock property[crossplot]fracture identification logging log interpretation引言火山岩岩性复杂。
遗传算法和蚁群算法融合在人脸识别中的应用摘要:利用遗传算法快速全局搜索能力和蚁群聚类算法正反馈机制及分布式并行计算能力,融合后用于图像中人脸检测,经过在orl库上进行实验,证明此方法效果良好。
关键词:人脸检测;遗传算法;蚁群算法中图分类号:tp183 文献标识码:a 文章编号:1007-9599 (2013) 04-0000-021 概述人脸识别是生物特性鉴别技术的一个重要方向,它涉及图像处理,模式识别,计算机视觉等多个研究领域,具有十分广泛的应用前景,多年来一直是一个研究热点。
国内外关于人脸检测和人脸跟踪的方法多种多样,并且不断有新的研究成果出现,文献[1-2]描述了近年来人脸识别的主要方法和进展。
通过模拟自然生态系统机制以求解复杂优化问题的仿生优化算法相继出现(如遗传算法、蚁群算法、微粒群算法、人工免疫算法等),一些仿生优化算法已在经典np问题的求解和实际应用中显示出了强大的生命力和发展潜力。
遗传算法[3]是最初由美国michigan大学的j.holland教授于1975年首先提出来的,是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法,该算法的主要优势在于:a、具有领域无关的群体性全局搜索能力;b、使用评价函数启发搜索过程;c、使用概率机制迭代;d、扩展性强。
缺点是:搜索过程不能有效利用系统的反馈信息,往往做大量的冗余迭代,向最优解收敛时速度减慢,使得求解效率低下。
蚁群算法是m.dorigo[4]模仿真实蚂蚁的行为而提出的,用概率算法的方法在图中找出最佳的路径。
该算法在许多组合优化问题上具有优势,表现在:a、具有正反馈机制,通过信息素的不断更新高效收敛到最优解;b、强鲁棒性,随机优化;c、分布式优化有利于并行计算;d、自适应性使其在全局优化时既可求解单目标优化问题,也可求解多目标优化问题。
其缺点是:初始信息素缺乏,初期为积累信息素所用搜索时间较长。
2 遗传-蚁群(ga-ca)算法的基本原理和设计思想利用遗传算法“生成+检测”的能力进行快速全局搜索,在一定程度上解决信息反馈系统使用的不足造成的大量的冗余迭代,解决效率下降问题。
退火算法,蚁群算法,遗传算法1.引言1.1 概述退火算法、蚁群算法和遗传算法都是常见的启发式优化算法,用于解决复杂问题。
这些算法通过模拟自然界中生物的行为或物质的特性,寻找最优解或接近最优解。
退火算法是一种基于物理退火原理的优化算法。
它通过模拟金属在高温下冷却过程中晶格的调整过程,来寻找最优解。
退火算法首先在一个较高的温度下随机生成一个解,然后通过降温过程逐步调整解,并根据一个接受概率在解空间中进行随机搜索。
退火算法具有全局优化能力,可用于解决多种问题,如旅行商问题、图着色问题等。
蚁群算法模拟了蚂蚁在寻找食物时的集体行为。
蚂蚁通过释放信息素与其他蚂蚁进行通信,藉此找到最短路径。
蚁群算法主要包含两个重要步骤:信息素更新和状态转移规则。
信息素更新指的是蚂蚁在路径上释放信息素的过程,而状态转移规则决定了蚂蚁在搜索过程中如何选择路径。
蚁群算法被广泛应用于组合优化问题、路径规划等领域,取得了良好的效果。
遗传算法是模拟生物进化过程的一种优化算法。
它通过模拟自然界中的进化和遗传操作,逐代迭代地搜索最优解。
遗传算法通过编码个体、选择、交叉和变异等操作,形成新的个体,并根据适应度函数评估个体的优劣。
遗传算法以其并行性、全局寻优能力和对问题结构要求不高的特点而被广泛应用于各个领域,如函数优化、机器学习中的特征选取等。
这三种算法都是基于启发式思想的优化方法。
它们可以在解空间中进行搜索,并在搜索过程中逐步优化。
退火算法通过模拟金属冷却过程,蚁群算法通过模拟蚂蚁的集体行为,而遗传算法则模拟了生物的进化过程。
这些算法在不同领域和问题上都取得了较好的效果,为求解复杂问题提供了有效的解决方案。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下方面的介绍:文章结构本文将会包含三个主要的部分:退火算法、蚁群算法和遗传算法。
每个部分将会包括原理和应用两个小节的介绍。
这些算法是优化问题中常用的启发式算法,它们分别基于不同的思维方式和模拟自然界的现象。