Transcript Imagr tresholding using ant colony

‫آستانه گذاری تصویر‪ Gray Scale‬با استفاده از الگوریتم جستجوی فاخته‬
‫استاد‪ :‬دکتر علوی‬
‫ارائه دهنده گان‬
‫علی حوری – احسان نویری‬
‫آبان ‪93‬‬
‫فهرست مطالب‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تصویر ‪Gray scale‬‬
‫قطعه بندی تصویر‬
‫آستانه گذاری‬
‫الگوریتم جستجوی فاخته‬
‫معیار مبتنی بر آنتروپی‬
‫آستانه گذاری مبتنی بر الگوریتم جستجوی فاخته‬
‫نتایج‬
Gray Scale ‫تصویر‬
n
m
Gray Scale ‫تصویر‬
0
255
‫قطعه بندی تصویر‬
‫تقسیم بندی تصویر به چند ناحیه غیرهمپوشان‬
‫• روش های مبتنی بر خوشه بندی‬
‫• روش های مبتنی بر هیستوگرام‬
‫• روش های مبتنی بر تشخیص لبه‬
‫• روش های مبتنی بر آستانه گذاری‬
‫• ‪...‬‬
‫قطعه بندی تصویر مبتنی برآستانه گذاری‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ساده ترین روش قطعه بندی تصویر‬
‫تبدیل تصویر سطح خاکستری به تصویر باینری (روش دو سطحی)‬
‫آستانه گذاری تصویر سطح خاکستری (روش چند سطحی)‬
‫انتخاب مقدار‪ /‬مقادیر آستانه‬
‫روش های آستانه گذاری‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫روش های مبتنی بر هیستوگرام تصویر‬
‫روش های مبتنی بر خوشه بندی‬
‫روش های مبتنی بر آنتروپی‬
‫روش های مبتنی بر ویژگی های شیء‬
‫روش های مکانی‬
‫الگوریتم جستجوی فاخته‬
‫• قانون اول‪ :‬هر فاخته بطور تصادفی هر بار درون یک النه یک تخم می گذارد‬
‫• قانون دوم‪ :‬بهترین النه با تخم های با باالترین کیفیت به نسل بعدی منتقل می شوند‬
‫• قانون سوم‪ :‬تعداد آشیانه های میزبان ثابت است و تعدادی از تخم ها با احتمال ‪𝑝𝛼𝜖 0,1‬‬
‫توسط پرنده میزبان از بین رفته و یا آشیانه ترک می شود‪.‬‬
‫آستانه گذاری مبتنی بر الگوریتم جستجوی فاخته‬
‫شروع‬
‫تعیین شعاع تخمگذاری برای هر فاخته‬
‫اختصاص تعدادی تخم به فاخته ها و‬
‫تعیین پارامترها‬
‫مهاجرت تمامی فاخته ها به سمت بهترین محل‬
‫تخمگذاری در النه های مختلف‬
‫مشخص نمودن جوامع فاخته ها‬
‫بعض ی از تخم ها کشته یا از بین می روند‬
‫جمعیت از ماکزیمم‬
‫مقدار از پیش‬
‫تعیین شده کوچکتر‬
‫است؟‬
‫یافتن النه ها با بهترین نرخ زیست‬
‫بله‬
‫محاسبه سود(امکان بقاء هر تخم)‬
‫پرورش تخم ها‬
‫خیر‬
‫شرایط توقف‬
‫برقرار شده‬
‫است؟‬
‫بله‬
‫پایان‬
‫خیر‬
‫از بین بردن فاخته ها در نواحی نامناسب‬
‫آستانه گذاری مبتنی بر الگوریتم جستجوی فاخته‬
‫• بخش اول‪ :‬ایجاد یک تابع هدف مبتنی بر آنتروپی تصویر‬
‫• بخش دوم‪ :‬آستانه گذاری چند سطحی با استفاده از جستجوی فاخته‬
‫آنتروپی‬
‫آنتروپی‪ :‬اندازه گیری لگاریتمی از نرخ انتقال اطالعات در یک پیام‬
‫آنتروپی‪ :‬معیاری برای ارزیابی توصیف داده ها‬
‫توزیع احتمال با بهترین توصیف داده ها توزیعی است که باالترین آنتروپی را داشته باشد‪.‬‬
‫معیار مبتنی بر آنتروپی‬
‫‪Kapur’s maximum entropy‬‬
‫اگر ‪ L‬سطح خاکستری در تصویر ‪ I‬داشته باشیم با داشتن‪ M‬پیکسل با سطوح خاکستری‬
‫]‪ [0,1,2,…,L-1‬تابع هدف از هیستوگرام تصویر با معادله‬
‫‪h(i) , i= 0,1,2,…,L-1‬‬
‫بیان می شود که )‪ h(i‬تعداد پیکسل های با سطح خاکستری ‪ i‬است‬
‫معیار مبتنی بر آنتروپی‬
‫احتمال نرمال شده روی سطح ‪ i‬توسط رابطه ‪ Pi=h(i)/M‬بیان می شود‪.‬‬
‫𝑘𝐻‪𝑓 [𝑡1 ,𝑡2 , … ,𝑡𝑘 ] = 𝐻0 + 𝐻1 + 𝐻2 +…+‬‬
‫معیار مبتنی بر آنتروپی‬
‫محاسبه بردار بهینه ‪ K‬بعدی ]‪ [t1,t2,…,tk‬برای حداکثر کردن‬
‫𝑘𝐻‪𝑓 [𝑡1 , 𝑡2 , … , 𝑡𝑘 ] = 𝐻0 + 𝐻1 + 𝐻2 +…+‬‬
‫) 𝑘𝐻‪t*=argmax(𝐻0 + 𝐻1 + 𝐻2 +…+‬‬
‫آستانه گذاری مبتنی بر الگوریتم جستجوی فاخته‬
‫گام اول‪ :‬ایجاد جمعیت اولیه‬
‫گام دوم‪ :‬ایجاد نسل جدید‬
‫گام سوم‪ :‬نگهداری بهترین راه حل تا به حال‬
‫گام چهارم‪ :‬کسر ‪ Pα‬از النه های متروک و النه های جدید ایجاد شده‬
‫گام پنجم‪ :‬نگهداری بهترین راه حل‬
‫گام ششم‪ :‬بررس ی شرط توقف‬
‫گام اول‪ :‬ایجاد جمعیت اولیه‬
‫محاسبه ‪ N‬النه با توزیع تصادفی برای جمعیت اولیه )‪ Xi,(i=1,2,3,…,N‬با ‪ K‬بعد مشخص‬
‫شده توسط ماتریس ‪X‬‬
‫]‪X=[x1, x2,…xN‬‬
‫)‪xi=(xi1,xi2,…xik‬‬
‫‪N=50‬‬
‫‪K=4‬‬
‫گام دوم‪ :‬ایجاد نسل جدید‬
‫• محاسبه ماتریس جواب های جدید ‪V‬‬
‫• بروز رسانی هر جواب با استفاده از رابطه‬
‫• ارزیابی هر جواب با استفاده از‬
‫• اگر ‪ Vi old<Vi new‬نگهداری جواب جدید و فراموش کردن جواب قبلی‬
‫گام سوم‪ :‬نگهداری بهترین راه حل تا به حال‬
‫• نگهداری بهترین راه حل )‪(x best‬‬
‫• بردار جواب با باالترین مقدار تابع هدف‬
‫گام چهارم‪ :‬کسر ‪ Pα‬از النه های متروک و النه های جدید ایجاد شده‬
‫• کسر ‪ Pα‬از النه های متروک و النه های جدید ایجاد شده‬
‫• اعمال عملگر تقاطع روی هر جواب (النه)‬
‫‪Pα =0.7‬‬
‫گام پنجم‪ :‬نگهداری بهترین راه حل‬
‫• نگهداری بهترین راه حل‬
‫• اضافه کردن یک واحد به تکرار‬
‫گام ششم‪ :‬بررس ی شرط توقف‬
‫• اگر تعداد تکرار به عدد مورد نظر رسیده باشد توقف در غیر اینصورت رفتن به گام ‪2‬‬
‫‪Iteration=2000‬‬
‫نتایج‬
‫نتایج‬
‫با تشکر از توجه شما‬
‫?‬