基于神经网络的图像分割
基于UNet结构改进的医学影像分割技术综述
2、UNet模型改进的技术原理和 实现方法
2.1增加网络深度
增加网络深度是提高UNet模型性能的一种有效方法。通过增加编码器和解码 器的层数，可以使得模型具有更强的特征提取能力和更细致的空间信息捕捉能力。 然而，增加网络深度也会带来计算量和参数量增加的问题。一些研究通过使用轻 量级的网络结构（如MobileNetV2、ShuffleNetV2等）来平衡网络深度和计算效 率。
然而，UNet结构仍存在一些问题和不足，需要进一步改进和完善。因此，本 次演示将综述基于UNet结构改进的医学影像分割技术，以期为相关研究提供参考 和借鉴。
文献综述
UNet结构是一种全卷积网络架构，最早由Jens Petersen等人提出，并广泛 应用于医学影像分割任务。UNet结构由编码器和解码器两部分组成，通过跳跃连 接的方式将编码器中的低级特征图传递给解码器中的相应位置，从而保留更多的 空间信息。然而，传统的UNet结构仍存在一些问题和不足，如上下采样过程中的 信息丢失、梯度消失等问题。针对这些问题，研究者们提出了许多改进方法。
总之，U-Net是医学图像分割领域的一种强大工具，其表现出的特性和性能 在许多医学图像处理任务中取得了显著的成功。尽管仍存在一些挑战，如鲁棒性 和资源限制问题，但随着新技术的不断发展，我们有理由相信这些问题会被逐步 解决。未来对于U-Net及其变体的进一步研究，将为医学图像分割提供更准确、 更有效的方法。
U-Net在医学图像分割任务中表现出极佳的性能。例如，在分割CT图像中的 肺组织、MRI图像中的脑组织、X光图像中的骨骼等任务中，U-Net都能够取得超 越传统图像处理算法的性能。同时，通过引入不同的改进策略，如残差连接、注 意力机制、多尺度特征融合等，可以进一步增强U-Net的性能。
使用CNN进行图像分割
使用CNN进行图像分割图像分割是计算机视觉领域中一项重要的任务，其目的是将一个图像分成多个具有语义意义的区域。
卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）是一种在图像处理方面具有良好表现的深度学习算法。
本文将介绍使用CNN进行图像分割的方法和步骤。
一、引言图像分割是计算机视觉领域的研究热点之一。
它在许多领域中都具有广泛的应用，如医学图像分析、自动驾驶、人脸识别等。
CNN是一种能够自动学习图像特征的神经网络，具有很好的特征提取能力和泛化能力。
结合CNN和图像分割技术，可以实现高效准确的图像分割。
二、CNN的基本原理CNN是一种前馈神经网络，其主要特点是局部连接、权值共享和多层结构。
在CNN中，卷积层和池化层交替出现，用于提取图像的特征。
卷积层通过卷积操作提取图像的局部特征，池化层通过降采样操作减小特征图的尺寸，使网络具有平移不变性和部分空间不变性。
全连接层将特征映射到类别概率上，用于分类或分割任务。
三、使用CNN进行图像分割的方法1. 数据预处理在进行图像分割之前，首先需要进行数据预处理。
这包括图像的读取、缩放、归一化等操作。
可以使用Python的OpenCV库进行图像处理。
2. 构建CNN模型构建CNN模型是进行图像分割的核心步骤。
一般使用卷积层、池化层和全连接层来构建，可以根据具体问题设计网络结构和超参数。
常用的CNN架构有UNet、FCN、SegNet等，可以根据需求选择合适的架构。
3. 模型训练模型训练是使用CNN进行图像分割的关键步骤。
需要准备一组标注好的图像数据作为训练集，同时指定损失函数和优化算法。
常用的损失函数有交叉熵损失、Dice系数和Jaccard系数等，常用的优化算法有随机梯度下降（SGD）、Adam等。
4. 模型评估训练完成后，需要对模型进行评估。
可以使用测试集对模型进行测试，计算准确度、召回率、F1值等指标来评估模型的性能。
可以使用Python的深度学习框架如TensorFlow、PyTorch进行评估。
基于自组织特征映射神经网络的医学图像分割技术
Ｍ ＥＤＩ ＣＡＬ Ｍ ＡＧＥ Ｉ ＳＥＧＭ ＥＮＴＡＴＩ ｏＮ ＢＡＳＥＤ ｏＮ ＳＥＬＦ－ ｏＲＧ ＡＮＩ ＮＧ ＺＩ ＦＥＡＴＵＲＥ ＡＰ Ｍ ＮＥＵＲＡＬ ＮＥＴＷ ｏＲＫ
Ｓ Ｆ Ｎ） 型 ， 称 为 Ｋ ｈｎｎ网络 。这 种 网 络 模 型 可 以在 一 Ｏ ＭＮ 模 也 ｏｏｅ
Ｋ ｈｎ ｎ网络输入层 中的 每一 个神 经元 ， 过权 与输 出层 ｏｏ ｅ 通 的每一 个神经元相连 ， 入层 的神经元 可以是一 维也 可以是二 输 维排列的。在输 入层 中竞 争是这样进 行 的 ： 于输入层 中获胜 对 的神经元 ｙ， ，在其邻域 Ⅳ 内神经 元得到 不同程 度的兴奋 ， ， 而在 ， ｖ 以外 的神经元都被抑制 ， 这个 ， 区域可 以为方形或 六角形 ， ｖ
图 １ 一维 自组 织 特 征 映 射 神 经 网络
１ 自组 织 特 征 映 射 神 经 网络
Ｋ ｈｎｎ根据神 经系统 的特性 ， １８ ｏｏｅ 在 ９ １年提 出了 自组织 特 征 映射 神 经 网络 （ ｅ － ｒａｉｎ ｅｔｒ Ｍ ｐ Ｎ ｕａ Ｎ ｔｏｋ ＳｌＯ ｇｎ ｉｇＦａｕｅ ａ ｅ ｒ ｅｗ ｒ ， ｆ ｚ ｌ
方 面 有 着 广 泛 的应 用 。 利 用 Ｓ Ｆ 网 络 这 种 特 性 ， 以 从 外 界 ＯＭ 可
０ 引 言
各种 医学成像技术 的临床应 用 ， 得 医学诊 断和治疗技 术 使 取得 了 快 速 的 进 展 。如 ｘ 线 断 层 成 像 （ ． ｙＣ ｍ ｕｅ ｚｄ Ｘ ｒ ｏ ｐｔｒ ｅ ａ ｉ Ｔ ｍ ｇａｈ ， —Ｔ）核磁共振成 像（ ｇｅ ｃＲ ｓｎｎｅＩ ａｉｇ ｏ ｏ ｐ ｙＸ Ｃ 、 ｒ Ｍａｎ ｔ ｅｏａ ｃ ｍ ｇ ， ｉ ｎ ＭＲ ） 数字血管减影 成像 （ ｉｔ ｕ ｔ ｃｉ ｎｉ ａｈ ， Ｓ Ｉ、 Ｄｇ ａ Ｓ ｂｒ ｔ ｎＡ ｇ ｇ ｐ ｙ Ｄ Ａ） ｉｌ ａ ｏ ｏ ｒ 等， 已能够分别 以不 同的时空分 辨率提供各 种解剖信 息和 （ ） 或 功能信息 。为了更加准确地 获取所 关心 的特定组 织 ， 文采用 本
基于卷积神经网络的脉冲激光图像分割技术研究
基于卷积神经网络的脉冲激光图像分割技术研究随着科技的不断进步，脉冲激光技术的应用越来越广泛。
然而，在分析和利用脉冲激光图像时，传统的图像分割技术已经无法满足需求，因此需要一种新的方法来解决这一问题。
基于卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，CNN）的脉冲激光图像分割技术应运而生。
本文将对该技术进行探讨和分析。
一、卷积神经网络介绍卷积神经网络（CNN）是一种深度学习模型，它主要用于处理图像、视频、语音和自然语言等数据。
它的主要特点是具有多层卷积和池化层，可以从原始数据中学习特征，并通过分类、识别等任务来进行特征提取和模式识别。
二、基于卷积神经网络的图像分割技术传统的图像分割技术主要是基于像素级别的特征提取和分类，因此无法满足分类准确度和执行效率的要求。
卷积神经网络通过提取多层卷积和池化层，能够更好地对复杂的图像和特征进行识别和分类。
因此，卷积神经网络在图像分割方面具有很大的潜力，成为研究的热点之一。
在脉冲激光图像分割应用中，卷积神经网络可以对图像的纹理、边缘、轮廓等进行有效地分割。
其基本思路是将原始的图像输入到网络中进行多层特征提取，然后再将提取的特征进行分类和分割。
具体的步骤如下：1. 数据预处理由于脉冲激光采集的图像质量较差，需要进行预处理，如去除噪声、消除背景等，以提高分类和分割的精度。
2. 网络设计设计一个能够适应图像特征提取和特征分类的卷积神经网络模型。
对于脉冲激光图像分割，建议选取UNET模型。
3. 数据准备和训练将一定数量的图像数据划分为训练集和测试集，然后将训练集输入到网络中进行训练和优化，以求得最优的权重和偏置值。
4. 模型测试和评估将测试集输入到训练好的模型中，得到每个像素点的分类结果，在与真实结果进行比较以评估分类和分割的结果。
5. 模型优化根据测试结果，进行模型调整和优化，以提高分类和分割的精度。
三、应用和前景目前，基于卷积神经网络的脉冲激光图像分割技术已经被广泛应用于领域，如军事、医疗、航空、能源等。
基于深度学习的图像分割算法研究
基于深度学习的图像分割算法研究深度学习在计算机视觉领域中扮演着重要角色，特别是在图像分割任务中。
图像分割是计算机视觉中一项关键技术，旨在将图像分为不同的区域，使得每个区域具有相似的特征。
基于深度学习的图像分割算法以其优秀的性能和鲁棒性，在许多应用领域取得了显著的成果。
深度学习的图像分割算法常用的方法之一是基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）。
CNN是一种具有多个卷积层和汇聚层的神经网络结构，其通过对输入图像进行卷积和汇聚操作，实现对图像特征的提取和区域分割。
例如，U-Net是一种广泛使用的基于CNN的图像分割算法，它通过将一个完整的卷积网络与一个上采样网络结合，实现分割边缘和进行像素分类。
另一种流行的基于深度学习的图像分割算法是语义分割（Semantic Segmentation）。
传统的图像分割算法只能将图像分割为几个不同的区域，而语义分割可以将图像中的每个像素都标记为特定的类别。
为了实现精确的像素级别分类，语义分割算法通常使用全卷积网络（FullyConvolutional Network，FCN）来学习特征表示和像素分类。
FCN通过将全连接层替换为卷积层，从而使得网络能够接受任意尺寸的输入图像，并生成相同尺寸的输出特征图。
此外，基于深度学习的图像分割算法还可以采用生成对抗网络（Generative Adversarial Networks，GANs）来实现。
GANs是一种由生成器和判别器组成的对抗性网络，其中生成器负责生成与真实图像相似的假图像，判别器负责判断输入是真实图像还是生成图像。
通过不断迭代训练，生成器和判别器之间形成动态平衡，最终生成器能够生成高质量的图像。
在实际应用中，基于深度学习的图像分割算法已经发展出多种变体和改进模型。
例如，Mask R-CNN是一种将目标检测和语义分割结合的算法，它可以在图像中同时检测对象并对每个对象进行像素级别的分割。
基于卷积神经网络的医学图像分割研究
基于卷积神经网络的医学图像分割研究摘要：医学图像分割是医学图像处理与分析的关键任务之一，它在疾病诊断、治疗计划制定和手术导航等方面具有重要意义。
近年来，基于卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，CNN）的医学图像分割方法取得了显著的进展。
本文对基于CNN的医学图像分割研究进行了综述，包括网络结构设计、数据集构建与预处理、训练和优化方法等方面的技术。
1. 引言医学图像分割是指将医学图像中感兴趣的结构或区域从背景中分割出来的过程。
传统的医学图像分割方法受限于手工设计特征和规则，较难适应各种复杂的医学图像。
而卷积神经网络具有自动学习特征和模式的能力，并且可以有效处理大规模数据。
因此，利用卷积神经网络进行医学图像分割成为当前研究的热点方向。
2. 基于CNN的医学图像分割方法2.1 网络结构设计卷积神经网络在医学图像分割中的网络结构设计是关键环节。
常用的网络结构包括U-Net、SegNet、DeepLab等。
U-Net是一种经典的全卷积网络结构，具有编码器-解码器的结构，能够提取局部和全局的上下文信息。
SegNet采用了更加轻量级的网络结构，通过反卷积层来实现像素级别的预测。
DeepLab则引入空洞卷积来扩大感受野，增强了网络在边界细节等细微结构的分割能力。
2.2 数据集构建与预处理医学图像数据集的构建和预处理对于CNN的训练和优化至关重要。
常用的医学图像数据集包括公开数据集如BRATS、ISIC等，以及自建数据集。
在构建数据集时，需要考虑图像的数量、质量和标注的准确性。
在预处理过程中，通常采用图像平衡、增强和标准化等方法来提高数据的一致性和可分性。
2.3 训练和优化方法卷积神经网络的训练和优化方法对于医学图像分割性能的提升至关重要。
常见的训练方法包括监督学习和无监督学习。
监督学习通常采用像素级别的标签来指导网络的训练，而无监督学习则通过自动编码器等方法来学习图像的表示。
基于神经网络——粒子群优化算法的医学图像分割新方法
ＬＩ Ｘｉ ｏ ｍ ｅ ， ＬＶ Ｎ ａ — ｉ Ｓｈａ — ｈａ ， ＺＨ Ｄ ａ ， Ｗ Ａ Ｎ Ｇ ｕａ ｇ ｓ ｕ ｎ ｎ ｓ ｎ Ｕ ｎ Ｓｈ ｎ — ｈ ａ ｇ
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆＥｌｃ ｒｃ ｌ＆ Ｅｌｃｒ ｎｃ ＆ Ｅｎ ｎｅ ｒｎ １ Ｓ ｈ ｏ ｅ ｔｉａ ｏ ｅｔｏ ｉ ｇｉ ｅ ｉｇ，Ｃｈａ ｇｃ ｕ ｎ ｈ ｎ Ｕｎｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｃｈａ ｇｃ ｕ ３ ０ ２，Ｃｈｎ ； ｖ ｒｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｈ ｎ１ ０ １ ｉａ
准确 率 、 差 率 以及运 行 时 间上 也都 有 了较 明显 的提高 。 误 关键词 ：医学 图像 分 割；神 经 网络 ；粒子群 优 化 ；遗传 算 法
基于卷积神经网络的图像分类方法研究
基于卷积神经网络的图像分类方法研究一、本文概述随着信息技术的迅猛发展，图像分类技术在、计算机视觉等领域的应用日益广泛。
图像分类作为计算机视觉的基本任务之一，旨在将输入的图像自动划分到预定义的类别中，如物体识别、场景分类、人脸检测等。
近年来，深度学习特别是卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）的崛起，为图像分类技术带来了巨大的突破。
本文旨在探讨基于卷积神经网络的图像分类方法，分析其基本原理、发展历程、应用现状以及未来发展趋势，为相关领域的研究者提供有益的参考。
本文介绍了卷积神经网络的基本原理和主要组成部分，包括卷积层、池化层、全连接层等，并阐述了这些组件在图像特征提取和分类过程中的作用。
接着，回顾了卷积神经网络的发展历程，从早期的LeNet-5到现代的ResNet、VGG等，分析了各种网络结构的特点和优势。
本文重点研究了基于卷积神经网络的图像分类方法，包括网络架构设计、训练技巧、优化算法等方面。
针对图像分类任务中的关键问题，如特征表示、模型泛化能力、计算效率等，探讨了相应的解决方案和技术创新。
同时，介绍了卷积神经网络在图像分类领域的典型应用案例，如物体识别、人脸识别、场景分类等。
本文展望了基于卷积神经网络的图像分类方法的未来发展趋势，探讨了可能的研究方向和技术挑战。
随着大数据时代的到来，图像分类技术将面临更加复杂和多样化的应用场景，如何进一步提高分类精度、降低计算成本、实现实时处理等目标将成为未来的研究重点。
本文也指出了在推动图像分类技术发展过程中需要关注的一些重要问题，如数据隐私保护、算法公平性、可解释性等。
本文旨在全面深入地研究基于卷积神经网络的图像分类方法，为相关领域的研究者和实践者提供有益的参考和启示。
通过不断的技术创新和应用拓展，相信图像分类技术将在未来的和计算机视觉领域发挥更加重要的作用。
二、卷积神经网络理论基础卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）是一种深度学习的算法，特别适用于处理具有类似网格结构的数据，如图像、语音信号等。
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基于遗传神经网络的图像分割摘要针对图像分割的复杂性,利用遗传算法对BP神经网络的权值和阈值进行优化,设计出误差最小的神经网络,然后再对图像的像素进行分类识别,实现并提高了图像分割性能。
仿真实验表明,与传统的图像分割方法相比,取得了比传统方法更好的图像分割效果。
关键词:图像分割;神经网络;遗传算法;遗传优化A Study of Genetic Neural Network Used in Image SegmentationABSTRACTBecause of the complexity of image segmentation, the optimization of the weights and thresholds of BP neural network are realized by genetic algorithm, and a BP neural network with minimum error is designed. It classify the image pixels, implement and improve the performance of image segmentation. The results of simulation show that the algorithm neuralnetwork can better achieve the image segmentation, compared with the traditional method.Key word :Image segmentation;Neural Network;Genetic algorithm;Genetic optimization一、遗传算法1．1基本概念遗传算法（Genetic Algorithm）是一类借鉴生物界的进化规律（适者生存，优胜劣汰遗传机制）演化而来的随机化搜索方法。
它是由美国的J.Holland教授1975年首先提出，其主要特点是直接对结构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的搜索空间，自适应地调整搜索方向，不需要确定的规则。
遗传算法的这些性质，已被人们广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域。
它是现代有关智能计算中的关键技术。
对于一个求函数最大值的优化问题(求函数最小值也类同)，一般可以描述为下列数学规划模型:遗传算法式中为决策变量，为目标函数式，式2-2、2-3为约束条件，U是基本空间，R是U的子集。
满足约束条件的解X称为可行解，集合R表示所有满足约束条件的解所组成的集合，称为可行解集合。
1.2遗传算法的基本运算过程如下:a)初始化:设置进化代数计数器t=0，设置最大进化代数T，随机生成M个个体作为初始群体P(0)。
b)个体评价:计算群体P(t)中各个个体的适应度。
c)选择运算:将选择算子作用于群体。
选择的目的是把优化的个体直接遗传到下一代或通过配对交叉产生新的个体再遗传到下一代。
选择操作是建立在群体中个体的适应度评估基础上的。
d)交叉运算；将交叉算子作用于群体。
所谓交叉是指把两个父代个体的部分结构加以替换重组而生成新个体的操作。
遗传算法中起核心作用的就是交叉算子。
e)变异运算:将变异算子作用于群体。
即是对群体中的个体串的某些基因座上的基因值作变动。
群体P(t)经过选择、交叉、变异运算之后得到下一代群体P(t 1)。
f)终止条件判断:若tT,则以进化过程中所得到的具有最大适应度个体作为最优解输出，终止计算。
1.3遗传算法特点遗传算法是解决搜索问题的一种通用算法，对于各种通用问题都可以使用。
搜索算法的共同特征为：①首先组成一组候选解；②依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度；③根据适应度保留某些候选解，放弃其他候选解；④对保留的候选解进行某些操作，生成新的候选解。
以下是遗传算法流程图：遗传算法在遗传算法中，上述几个特征以一种特殊的方式组合在一起：基于染色体群的并行搜索，带有猜测性质的选择操作、交换操作和突变操作。
这种特殊的组合方式将遗传算法与其它搜索算法区别开来。
遗传算法还具有以下几方面的特点：(1)遗传算法从问题解的串集开始嫂索，而不是从单个解开始。
这是遗传算法与传统优化算法的极大区别。
传统优化算法是从单个初始值迭代求最优解的；容易误入局部最优解。
遗传算法从串集开始搜索，覆盖面大，利于全局择优。
(2)许多传统搜索算法都是单点搜索算法，容易陷入局部的最优解。
遗传算法同时处理群体中的多个个体，即对搜索空间中的多个解进行评估，减少了陷入局部最优解的风险，同时算法本身易于实现并行化。
(3)遗传算法基本上不用搜索空间的知识或其它辅助信息，而仅用适应度函数值来评估个体，在此基础上进行遗传操作。
适应度函数不仅不受连续可微的约束，而且其定义域可以任意设定。
这一特点使得遗传算法的应用范围大大扩展。
(4)遗传算法不是采用确定性规则，而是采用概率的变迁规则来指导他的搜索方向。
(5)具有自组织、自适应和自学习性。
遗传算法利用进化过程获得的信息自行组织搜索时，硬度大的个体具有较高的生存概率，并获得更适应环境的基因结构。
二、人工神经网络人工神经网络（Artificial Neural Networks, ANN），一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。
这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。
人工神经网络具有自学习和自适应的能力，可以通过预先提供的一批相互对应的输入－输出数据，分析掌握两者之间潜在的规律，最终根据这些规律，用新的输入数据来推算输出结果，这种学习分析的过程被称为“训练”。
（引自《环球科学》2007年第一期《神经语言：老鼠胡须下的秘密》）它是由大量处理单元互联组成的非线性、自适应信息处理系统。
它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的，试图通过模拟大脑神经网络处理、记忆信息的方式进行信息处理。
2.1基本特征人工神经网络具有四个基本特征：（1）非线性非线性关系是自然界的普遍特性。
大脑的智慧就是一种非线性现象。
人工神经元处于激活或抑制二种不同的状态，这种行为在数学上表现为一种非线性关系。
具有阈值的神经元构成的网络具有更好的性能，可以提高容错性和存储容量。
（2）非局限性一个神经网络通常由多个神经元广泛连接而成。
一个系统的整体行为不仅取决于单个神经元的特征，而且可能主要由单元之间的相互作用、相互连接所决定。
通过单元之间的大量连接模拟大脑的非局限性。
联想记忆是非局限性的典型例子。
（3）非常定性人工神经网络具有自适应、自组织、自学习能力。
神经网络不但处理的信息可以有各种变化，而且在处理信息的同时，非线性动力系统本身也在不断变化。
经常采用迭代过程描写动力系统的演化过程。
（4）非凸性一个系统的演化方向，在一定条件下将取决于某个特定的状态函数。
例如能量函数，它的极值相应于系统比较稳定的状态。
非凸性是指这种函数有多个极值，故系统具有多个较稳定的平衡态，这将导致系统演化的多样性。
2.2神经元处理单元人工神经网络中，神经元处理单元可表示不同的对象，例如特征、字母、概念，或者一些有意义的抽象模式。
网络中处理单元的类型分为三类：输入单元、输出单元和隐单元。
输入单元接受外部世界的信号与数据；输出单元实现系统处理结果的输出；隐单元是处在输入和输出单元之间，不能由系统外部观察的单元。
神经元间的连接权值反映了单元间的连接强度，信息的表示和处理体现在网络处理单元的连接关系中。
人工神经网络是一种非程序化、适应性、大脑风格的信息处理，其本质是通过网络的变换和动力学行为得到一种并行分布式的信息处理功能，并在不同程度和层次上模仿人脑神经系统的信息处理功能。
它是涉及神经科学、思维科学、人工智能、计算机科学等多个领域的交叉学科。
2.3并行分布式系统人工神经网络是并行分布式系统，采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理，克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷，具有自适应、自组织和实时学习的特点。
三、遗传神经网络神经网络的应用正向大规模、复杂的形势发展,目前设计网络的方法已远远不能满足需要,ANN需要高效的自动设计方法。
近几年,出现了一些优化网络结构和权值的方法,如optimal brain surgeon(OBS)[1], magnitude based pruning (MBP)[2],和unit-OBS[3](对OBS的改进算法)等,它们共同的思路是通过删减网络的神经元或连接来降低网络复杂度并改善网络的性能,但这些方法的效率不高且很难找到最优的网络结构和权值的组合。
遗传算法的发展使神经网络结构和权值的优化有了一个崭新的面貌,它的搜索能够遍及整个解空间,容易得到全局最优解[4]。
用遗传算法优化神经网络,可以使神经网络具有自进化、自适应能力,从而构造出进化的神经网络[5],本文将提出一种基于遗传算法的多层前馈神经网络结构和权值同时进化的方法(geneticmu ltilayer neural network, GMNN),此方法给出了前馈神经网络个体的编码方式,在适值函数的设计中考虑了网络的结构、训练误差及网络的泛化能力等因素,方法中还采用了自适应变异率,小生境技术等来改善算法的性能。
3.1对遗传算法的改进与BP算法相比,遗传算法显示出很强的鲁棒性以及解空间的并行性等优点,从而能较快地找到问题的一个较优解。
然而对于较复杂的问题,由于遗传算法随机搜索的特征,其局部爬山能力较差。
所以,我们对交叉、变异算子做了改进,使其具备了一定的判断能力,具体的改进方法如下。
1)用轮转法选择父代中的两个个体进行遗传操作,若这两个个体进行了交叉操作,则对这两个父代个体再进行n次交叉操作,即对这两个父代个体分别进行了n+1次交叉,得到了n+1种交叉结果,每次交叉产生的两个子代的适应值分别记为li1,li2(i=1,…,n+1)。
然后选出max(li1,li2)值最大的一组结果(记为L),与父代的两个个体比较,如果父代两个体的较高适应值大于L的较高适应值,则选择父代的两个体作为新一代的两个个体,否则将L中的两个体作为新一代的两个个体。
这样做的目的是针对父代中的两个个体为其选择较好的交叉方式以产生更好的后代,如果交叉没有产生更好的后代,则将父代个体复制到下一代。
为了避免个别高适应值个体的多次复制到下一代以使种群多样性退化,要为每一个体设一标志位,以保证该个体只复制一次到下一代。
2)变异操作的改进类似交叉操作的改进,以选出较好的变异结果。
四、图像分割4.1基于遗传神经网络的图像分割遗传神经网络在特征分类方面，有着非常广泛的应用。