1.一种用于眼底血管图像聚类分割的近似骨架蛙群编号方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、将糖尿病性眼底血管图像进行预处理,转化为向量形式的眼底血管图像数据集,采用中值滤波方法去除血管图像中椒盐噪声,并利用灰度值去除血管图像背景点;
步骤2、对筛选后的眼底血管图像数据集,设X为用于病变眼底血管图像切割的聚类中心,构造X的适用度函数如下:公式(1)中,E为K-means算法对血管图像数据集D={x1,x2,...,xm}进行聚类所得血管图像数据簇C={C1,C2,...,Ck}的平方误差的和,μi为血管图像数据簇Ci的均值向量,其值为k为聚类中心个数;以上述适用度函数f(X)最小为目标采用基于混合蛙跳的K-means算法,对血管图像数据集进行聚类操作,获得多组用于眼底血管病变图像切割的聚类中心;
步骤3、利用用于眼底血管病变图像切割的聚类中心,对眼底血管图像数据集中各数据点按归属的数据簇进行编号,获得最初的眼底血管图像数据编号集;
步骤4、对眼底血管图像数据编号集,依据适应度f(X)进行排序,取适用度最高的编号组为μg,最低的为μl,将眼底图像数据编号集分组,对部分编号组取近似骨架,以近似骨架为基础,按照概率给其余眼底图像数据编号分配新的图像数据编号,完成更新,重复上述对眼底血管图像数据编号集的操作,直至达到组内最大迭代次数;然后合并各眼底血管图像数据编号集,重新依据适用度f(X)排序,同时更新μg和μl,再次开展下一轮分组,并重复上述操作直至到达组外最大迭代次数;
步骤5、利用获得的最优数据编号组,对数据编号相同的眼底血管图像数据求均值向量,按照均值向量的模对各编号进行排序,对前n个编号,使用第n+1的均值向量,取代原来的图像数据点;其余编号使用对应编号的均值向量取代相应血管图像数据点,完成对眼底血管图像的切割过程。
2.根据权利要求1所述的用于眼底血管图像聚类分割的近似骨架蛙群编号方法,其特征在于,所述步骤2的具体步骤如下:步骤2.1、在眼底血管图像数据集D={d1,d2,...,dN}中随机选取k个血管图像数据点作为经典混合蛙跳算法中第i个青蛙μi值, N为图像数据点的个数,k为聚类中心个数,λi为随机选取的血管图像数据点下标,λi∈{1,2,...,N},若i≠j则λi≠λj,生成混合蛙跳算法用于进化的N只初始蛙群;
步骤2.2、将蛙群内所有眼底血管图像聚类中心组,按适用度值f(X)排序,将适应度值最高的眼底血管图像聚类中心组记为μg,并将整个蛙群体划为m组,其中每组包含n只青蛙,满足关系n=N/m;
步骤2.3、对每一个分组,取适应值最高的眼底血管图像聚类中心组个体记为μb,取适应度最低的为μw,计算μb与μw各特征的距离 依据最近距离原则,确定μw各特征的更新对象标记λi=arg minj∈{1,2,...,k}dij;
步骤2.4、计算新的蛙个体 k为聚类中心个数,
为:
其中,rand为[0,1]的均匀分布的随机数,Dm为允许的最大移动距离;
步骤2.5、判断f(μnew)和f(μw)关系,如果满足f(μnew)>f(μw),则用μnew替换μw,更新最差的眼底血管图像聚类中心组并重新排序;否则,用μg取代μb获得μnew;
步骤2.6、采取下列策略进一步提升适用度:当迭代次数小于 时,从血管图像数据集D中随机选取k个眼底血管图像数据点作为μnew并取代μw;当迭代次数大于等于时,在样本空间内随机产生k个向量作为μnew并取代μw,然后重新排序,重复更新直至到达最大内部迭代次数 合并各眼底血管图像聚类中心组,重新依据适用度f(X)排序,同时更新μg,再次开展下一轮分组,并重复上述操作直至到达组外最大迭代次数。
3.根据权利要求1所述的用于眼底血管图像聚类分割的近似骨架蛙群编号方法,其特征在于,所述步骤4的具体步骤如下:步骤4.1、对眼底血管图像数据编号集依据适应度进行排序,取适用度最高的编号组为μg,最低的为μl;
步骤4.2、对各组眼底血管图像编号集,取适应度值最高的编号组记为μb,取适应度最低的为μw;
步骤4.3、对μb,μw和μg形成近似骨架簇Bi,满足|Bi|≥2且选取任意x,y∈Bi,步骤4.4、计算新的蛙个体μnew,依据μb,选出各编号中最大骨架簇所包含的血管图像数据点,保留它们的簇号,对于其他血管图像数据点,依照该点在μb获得的簇号,按照概率,
60%保留此簇号,30%随机分配一个簇号,10%使它与μw中同簇号的图像数据点再次划入统一簇号;
步骤4.5、判断f(μnew)和f(μw)关系,如果满足f(μnew)>f(μw),则用μnew替换μw,更新最差青蛙个体,重新排序;否则,用μg和μl两者取近似骨架,按上述规则获得μnew,若适用度得到提高,用μnew替换μw,重新排序;
步骤4.6、采取下列策略进一步提升适用度:运行基于混合蛙跳的改进K-means算法,获得近似解,重新为各点标簇号,替换μw,然后重新排序。重复更新直至到达最大内部迭代次数 然后合并各眼底血管图像数据编号集,重新依据适用度f(X)排序并更新μg和μl后,再次开展下一轮分组,并重复上述操作直至到达组外最大迭代次数。