计算智能大作业.
人工智能大作业题目
人工智能大作业题目嘿,同学们!咱们今天来聊聊这个听起来超级酷的“人工智能”。
要说这人工智能啊,那可真是个神奇的东西。
就拿我前几天的一次经历来说吧。
我去商场逛街,看到有个智能机器人在给顾客指引方向,回答各种问题,那叫一个溜!它不仅能清楚地告诉你各个店铺的位置,还能根据你的需求推荐合适的商品。
我当时就在想,这人工智能发展得也太快了,说不定哪天它就能完全替代人类的某些工作啦。
咱们先从小学的教材说起。
在小学阶段,人工智能的内容更多是通过一些有趣的故事和简单的示例来引入的。
比如说,会讲一个小朋友和智能小助手一起完成任务的故事,让小朋友们初步感受人工智能的神奇。
就像有个故事里,小明同学做作业的时候遇到了难题,他的智能学习伙伴一下子就给出了详细的解题步骤和思路,帮助小明轻松解决了问题。
到了初中,教材里的人工智能内容就逐渐深入啦。
会开始介绍一些基本的原理和概念,像什么是机器学习、什么是图像识别。
记得有一次,我看到一群初中生在讨论他们做的一个关于智能垃圾分类的小项目。
他们可积极了,有的在研究如何让机器通过图像准确识别不同的垃圾类别,有的在想办法提高分类的效率。
看着他们那认真的劲儿,我就知道,这人工智能的种子已经在他们心里生根发芽了。
高中的教材那可就更有深度了。
不仅要深入理解人工智能的算法和模型,还要能够运用所学知识去解决一些实际的问题。
比如说,会让同学们去设计一个简单的智能交通系统,优化城市的交通流量。
我听说有个高中班级,为了完成这个作业,分成了好几个小组。
有的去收集交通数据,有的负责建立模型,还有的负责测试和优化。
最后他们呈现出来的成果还真让人眼前一亮,连老师都忍不住竖起大拇指呢!其实啊,人工智能不仅仅是在教材里的知识,它已经渗透到我们生活的方方面面啦。
比如说,我们用的智能手机里的语音助手,能够听懂我们的话,帮我们完成各种操作;还有家里的智能家电,能根据我们的习惯自动调节工作模式。
这一切都离不开人工智能的功劳。
计算智能大作业
题目:遗传算法在图像处理中的应用研究课程: 计算智能姓名:学号:专业:模式识别与智能系统遗传算法在图像处理中的应用摘要遗传算法是一种基于生物自然选择与遗传机理的随机搜索与优化方法。
近年来,由于遗传算法求解复杂优化问题的巨大潜力,广泛应用在生物信息学、系统发生学、计算科学、工程学、经济学、化学、制造、数学、物理、药物测量学和其他领域之中,这种算法受到了国内外学者的广泛关注,尤其是在计算机科学人工智能领域中。
本文介绍了遗传算法基本理论,描述了它的主要特点和基本性质;重点综述遗传算法在图像处理中的主要应用,特别是在图像分割、图像压缩、图像增强等方面的作用;深入研究目前遗传算法在图像处理领域中存在的问题,并结合自己的研究方向,对这些问题提出了一些深刻的见解,展望了今后遗传算法在图像处理应用的发展方向。
关键词:遗传算法,数字图像处理1.背景介绍遗传算法(Genetic Algorithm,GA)是一种自适应启发式群体型概率性迭代式的全局收敛搜索算法,其基本思想来源于生物进化论和群体遗传学,体现了适者生存、优胜劣汰的进化原则。
使用遗传算法求解科学研究工作和工程技术中各种组合搜索和优化计算问题这一基本思想早在20世纪60年代初期就由美国Michigan大学的Holland教授提出,其数学框架也于20世纪60年代中期形成。
由于GA的整体搜索策略和优化计算不依赖于梯度信息,所以它的应用范围非常广泛,尤其适合于处理传统方法难以解决的高度复杂的非线性问题。
它在自适应控制、组合优化、模式识别、机器学习、规划策略、信息处理和人工生命等领域的应用中越来越展示出优越性。
图像处理(image processing),用计算机对图像进行分析,以达到所需结果的技术。
又称影像处理。
图像处理一般指数字图像处理。
数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组,该数组的元素称为像素,其值为一整数,称为灰度值。
西电人工智能大作业八数码问题
人工智能关于八数码问题摘要:八数码问题是人工智能中一个很典型的智力问题。
本文以状态空间搜索的观点讨论了八数码问题,给出了八数码问题的C++算法与实现的思想,分析了A 算法的可采纳性等及系统的特点。
关键词九宫重排,状态空间,启发式搜索,A 算法1引言九宫重排问题是人工智能当中有名的难题之一。
问题是在3×3方格盘上,放有八个数码,剩下一个位置为空,每一空格其上下左右的数码可移至空格。
问题给定初始位置和目标位置,要求通过一系列的数码移动,将初始状态转化为目标状态。
状态转换的规则:空格四周的数移向空格,我们可以看作是空格移动,它最多可以有4个方向的移动,即上、下、左、右。
九宫重排问题的求解方法,就是从给定的初始状态出发,不断地空格上下左右的数码移至空格,将一个状态转化成其它状态,直到产生目标状态。
一、问题描述1.1 待解决问题的解释八数码游戏(八数码问题)描述为:在3×3组成的九宫格棋盘上,摆有八个将牌,每一个将牌都刻有1-8八个数码中的某一个数码。
棋盘中留有一个空格,允许其周围的某一个将牌向空格移动,这样通过移动将牌就可以不断改变将牌的布局。
这种游戏求解的问题是:给定一种初始的将牌布局或结构(称初始状态)和一个目标的布局(称目标状态),问如何移动将牌,实现从初始状态到目标状态的转变。
1.2 问题的搜索形式描述(4要素)初始状态:8个数字将牌和空格在九宫格棋盘上的所有格局组成了问题的状态空间。
其中,状态空间中的任一种状态都可以作为初始状态。
后继函数:通过移动空格(上、下、左、右)和周围的任一棋子一次,到达新的合法状态。
目标测试:比较当前状态和目标状态的格局是否一致。
路径消耗:每一步的耗散值为1,因此整个路径的耗散值是从起始状态到目标状态的棋子移动的总步数。
二、 A*算法介绍2.1 搜索算法一般介绍不管哪种搜索,都统一用这样的形式表示:搜索的对象是一个图,它面向一个问题,不一定有明确的存储形式,但它里面的一个结点都有可能是一个解(可行解),搜索的目的有两个方面,或者求可行解,或者从可行解集中求最优解。
人工智能大作业
大作业1、引言
1.1 背景
1.2 目的
1.3 范围
1.4 定义
2、文献综述
2.1 关于的研究历史
2.2 相关研究成果与应用领域
3、问题陈述
3.1 问题描述
3.2 研究的动机和意义
3.3 研究的目标和假设
4、方法ology
4.1 数据收集
4.2 数据处理与清洗
4.3 特征选择与提取
4.4 算法选择与实现
4.5 模型训练与优化
5、实验结果与分析
5.1 数据集描述
5.2 实验设置
5.3 结果分析与讨论
5.4 实验效果评估
6、结论与展望
6.1 主要研究结果总结 6.2 讨论与不足之处
6.3 对未来工作的展望附件:
附件1:数据集来源信息附件2:代码仓库
附件3:实验结果数据表格法律名词及注释:
1、:指通过模拟和模仿人类智能的方法和技术,使计算机系统能够自动执行任务、学习、适应和改进。
2、数据处理与清洗:指对原始数据进行筛选、过滤、去除噪声以及修复缺失值等操作,以提高数据的质量和可用性。
3、特征选择与提取:指从原始数据中选择最相关或最具代表性的特征,或通过计算、变换等方法提取出更具信息量的特征。
4、算法选择与实现:指根据问题的特点和要求,选择合适的算法,并通过编程实现。
5、模型训练与优化:指使用训练数据对选定的算法模型进行训练,并通过调整参数、改进算法等方式优化模型性能。
【内容详尽-格式完美 5000字+】人工智能大作业任务书实验报告
大作业任务书课程名称:人工智能题目:人工智能:生成智能专业:自动化班级:学号:学生姓名:任课教师:人工智能:生成智能摘要:人工智能在许多领域取得了空前的发展,对抗与博弈的思想也逐渐被应用于许多真实场景,如围棋,对抗游戏等。
不过,这篇文章所探讨的是基于博弈思想的深度学习鉴别生成模型—生成对抗网络(Generative Adversarial Nets,以下简称GANs)的前沿进展。
本文从生成模型的角度出发,针对GANs,使用了交叉熵作为生成器与判别器的损失函数,在基于Tensorflow的深度学习平台应用数字手写数据库MNIST证明了GANs的实用性与收敛性,此外,还综述了近期许多改进的GANs,探讨了其不同应用数据库场景的结果。
关键词:人工智能;博弈;深度学习;生成对抗网络;交叉熵一、引言深度学习旨在发掘在人工智能具有丰富的,分级的能够表征各种数据分布的模型,比如自然界的图像,语音,和自然语言处理等[1]。
深度学习隶属于人工智能的一个重要分支,其与机器学习具有交叉互容的关系,2012年ImageNet挑战赛正式拉开深度学习的序幕,或者说是深层神经网络。
深层神经网络由传统的单层感知机,多层感知机,神经网络发展而来,其为了解决高维数据的维度灾难,模型训练难以泛化,标准解难以收敛等诸多难题。
后续许多研究者投身深度学习领域,并将其应用于各个行业领域,如医疗图像诊断,无人驾驶,语义识别,场景识别等等,取得了不俗的效果。
到目前为止,在深度学习中最引人注目的成就包括了鉴别模型,通常是那些将高维、丰富的特征输入映射到类属标签的模型。
这些显著的成功主要基于反向传播和Dropout算法,使用具有特别良好性能的梯度的分段线性单元。
由于难以去逼近极大似然估计和相关策略中出现的许多难以处理的概率计算问题,以及由于在生成上下文中难以利用分段线性单元的优点,深度生成模型的影响较小。
深度生成模型的成功为深度学习打开了一扇新的大门,之后有许多研究取得了显著的效果。
清华计算机大作业资料
清华计算机大作业资料清华大学计算机科学与技术系的大作业,是计算机专业学生在学习期间完成的一项重要任务。
这些大作业旨在培养学生的问题解决能力、编程能力和团队合作精神。
以下将介绍清华计算机大作业的一些资料。
一、作业题目和要求每年的大作业都有不同的题目和要求,旨在让学生综合运用所学知识解决实际问题。
这些题目通常与计算机领域的前沿技术和热点问题相关,涵盖了人工智能、大数据、网络安全、软件工程等多个领域。
学生需要根据题目要求,设计并实现一个完整的项目,包括需求分析、系统设计、编码实现和测试验证等环节。
二、项目选择和分组学生通常可以根据自己的兴趣和专业方向选择合适的项目进行研究与开发。
在选择完项目后,需要组建一个小组共同完成作业。
小组成员之间要合理分工,充分发挥各自的优势,确保项目的顺利进行。
三、项目实施过程在项目实施过程中,学生需要根据题目要求,进行详细的需求分析和系统设计。
然后,根据设计方案,进行编码实现,并进行适当的调试和测试。
在整个过程中,学生需要解决各种技术难题和困难,提高自己的编程能力和解决问题的能力。
四、项目评估和展示完成项目后,学生需要进行项目的评估和展示。
评估通常包括对项目功能、性能和设计的综合评价。
展示则是将项目的成果向老师和同学们进行展示,分享项目的思路和实现过程。
通过评估和展示,学生能够深入了解自己的项目,发现不足之处,并从中获得进一步提高的机会。
五、作业报告和总结在完成项目后,学生还需要撰写一份作业报告,详细介绍项目的背景、目标、设计思路、实现方法和测试结果等内容。
报告需要清晰、准确地描述项目的整个过程,并附上必要的代码和截图作为证明。
此外,学生还需要对项目的不足之处进行总结,并提出改进的意见和建议。
六、作业的意义和影响清华计算机大作业是学生全面发展的重要机会。
通过完成大作业,学生不仅能够提高自己的编程和解决问题的能力,还能锻炼团队合作和沟通能力。
此外,大作业的完成也为学生今后的科研和工作打下了坚实的基础,为他们的职业发展奠定了良好的基础。
人工智能大作业
研究报告题目支持向量机学习报告学号学生支持向量机学习报告支持向量机方法是建立在统计学习理论的VC 维理论和结构风险最小原理基础上的,根据有限的样本信息在模型的复杂性(即对特定训练样本的学习精度)和学习能力(即无错误地识别任意样本的能力)之间寻求最佳折衷,以期获得最好的推广能力。
支持向量机SVM(Support Vector Machine)是A T&TBell实验室的V.Vapnik提出的针对分类和回归问题的统计学习理论。
由于SVM方法具有许多优点和有前途的实验性能,该技术已成为机器学习研究领域中的热点,并取得很理想的效果,如人脸识别、手写体数字识别和网页分类等。
1原理及方法SVM根据问题的复杂性可以分为线性可分SVM和非线性可分SVM,其基本原理如下:在进行文本分类的时候,每一个样本由一个向量(就是那些文本特征所组成的向量)和一个标记(标示出这个样本属于哪个类别)组成。
如下:Di=(xi,yi) xi就是文本向量(维数很高),yi就是分类标记。
在二元的线性分类中,这个表示分类的标记只有两个值,1和-1(用来表示属于还是不属于这个类)。
有了这种表示法,可以定义一个样本点到某个超平面的间隔:yi(wxi+b)如果某个样本属于该类别的话,那么wxi+b>0(因为我们所选的g(x)=wx+b就通过大于0还是小于0来判断分类),而yi也大于0;若不属于该类别的话,那么wxi+b<0,而yi也小于0,这意味着yi(wxi+b)总是大于0的,而且它的值就等于|wxi+b|(也就是|g(xi)|)现在把w和b进行一下归一化,用w/||w||和b/||w||分别代替原来的w和b,间隔就可以写成当用归一化的w和b代替原值之后的间隔叫做几何间隔,几何间隔所表示的正是点到超平面的欧氏距离,简称几何间隔为“距离”。
同样一个点的集合(就是一组样本)到某个超平面的距离为此集合中离超平面最近的点的距离。
下面这张图展示出了几何间隔的现实含义:H是分类面,而H1和H2是平行于H,且过离H最近的两类样本的直线,H1与H,H2与H之间的距离就是几何间隔。
人工智能大作业报告完整版
人工智能大作业报告 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】人工智能课程大作业——基于回溯搜索的地图着色班级:学号:姓名:曾江东2014年11月26号摘要:人工智能是20世纪50年代中期兴起的一门边缘学科。
人工智能领域中,地图着色问题是一典型的优化的问题。
由它引发的“四色猜想”是全世界的难题,直到1975年由三台超高速电子计算机,经过1200小时的计算才终于正明了“四色定理”。
这是世界上最长的证明。
本文并不是想证明,而只是想基于回溯法来给地图着色,求出最少用色。
本文着重介绍利用MFC设计界面来对中国省级地图着色进行演示。
计算机视觉是研究为完成在复杂的环境中运动和在复杂的场景中识别物体所需要哪些视觉信息,以及如何从图像中获取这些信息的科学领域。
关键词:地图着色;回溯搜索;MFC本组成员:曾江东,杨星,俞洋本人分工:本人主要基于回溯搜索算法的代码的编写。
1 引言人,现在社会的发展中心都离不开这个人字,人是发展的本体,人类的自然智能伴随到处都是,本次实验研究什么是人工智能,人工智能又能如何的运用在生活和学习中。
人工智能(ArtificialIntelligence),英文缩写为AI。
它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,但没有一个统一的定义。
人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
本次实验研究的是关于人工智能中搜索的功能,实现用回溯法对地图不同地区的着色问题,地图上有不同国家(不同区域),每个国家都与其他一些国家邻接。
人工智能大作业
人工智能大作业在当今科技飞速发展的时代,人工智能无疑是最引人瞩目的领域之一。
它以惊人的速度改变着我们的生活,从智能家居到医疗保健,从交通运输到金融服务,其影响力无处不在。
那么,什么是人工智能呢?简单来说,人工智能就是让机器能够像人类一样思考和学习。
它通过对大量数据的分析和处理,从中发现规律和模式,并利用这些知识来做出决策和完成任务。
人工智能的发展并非一蹴而就,而是经历了漫长的历程。
早在上个世纪 50 年代,科学家们就开始了对人工智能的探索。
然而,由于当时技术的限制,进展相对缓慢。
直到近年来,随着计算机性能的大幅提升、数据量的爆炸式增长以及算法的不断优化,人工智能才真正迎来了它的黄金时代。
在众多的人工智能应用中,图像识别技术令人印象深刻。
过去,要让计算机理解和识别图像中的内容是一项极其困难的任务。
但现在,借助深度学习算法,计算机能够以极高的准确率识别出图像中的物体、人物甚至是场景。
这一技术在自动驾驶、安防监控、医疗诊断等领域都发挥着重要作用。
比如,在自动驾驶中,车辆可以通过识别道路上的交通标志、行人和其他车辆,从而做出安全的驾驶决策。
自然语言处理也是人工智能的一个重要分支。
它致力于让计算机理解和生成人类语言。
如今,我们可以与智能语音助手进行对话,让它们为我们提供信息、执行任务,比如查询天气、设置闹钟等。
机器翻译技术也取得了显著的进步,能够在一定程度上打破语言障碍,帮助人们更好地交流。
然而,人工智能的发展也并非一帆风顺。
它面临着许多挑战和问题。
其中之一就是数据偏差。
由于数据的收集和标注往往存在一定的主观性和局限性,可能会导致模型学习到错误的信息,从而产生偏差的结果。
例如,如果用于训练人脸识别模型的数据主要来自特定的种族或群体,那么在对其他种族或群体进行识别时,可能会出现准确率下降的情况。
另外,人工智能的决策过程往往是一个“黑箱”,难以解释。
这就给其应用带来了一定的风险和不确定性。
特别是在一些关键领域,如医疗、法律等,如果无法清楚地解释人工智能的决策依据,可能会引发信任危机。
人工智能大作业(二)2024
人工智能大作业(二)引言概述:本文旨在深入探讨人工智能大作业的相关内容。
人工智能作为一门快速发展的学科,对于学习者而言,进行相关的大作业是加深理解和应用该领域知识的重要方式之一。
本文将分析人工智能大作业的五个主要方面,包括数据集选择、算法设计、模型训练、结果分析以及展示与报告。
正文:1. 数据集选择:- 研究不同领域的数据集,并从中选择最适合研究课题的数据集。
- 评估数据集的规模、特征、质量等因素,并确保其能够支持后续的算法设计和模型训练过程。
- 如果需要,进行数据预处理操作,如去除噪声、处理缺失值等,以提高数据集的质量和可用性。
- 确保数据集的隐私和安全性,遵循相关法规和伦理原则。
2. 算法设计:- 了解和研究相关领域的常用算法,并选择适合问题的算法。
- 分析算法的优势和局限性,并根据研究课题的需要进行适当的修改和改进。
- 设计算法的流程和步骤,明确数据的输入和输出,以及各个阶段的处理过程。
- 考虑算法的效率和可扩展性,确保能够处理大规模的数据集和复杂的任务。
3. 模型训练:- 根据选定的算法,准备训练数据集和验证数据集,并进行数据集划分。
- 初始化模型参数,并进行模型训练和优化,以使模型能够更好地拟合训练数据。
- 考虑使用交叉验证和调参等技术,来选择最优的模型参数和超参数。
- 监控训练过程,分析模型在训练集和验证集上的性能表现,并根据需要进行调整和改进。
4. 结果分析:- 对训练得到的模型进行性能评估,并使用不同的评测指标来衡量模型的好坏。
- 分析模型在不同类型数据上的表现差异,并探讨其原因和解决办法。
- 进行模型的可解释性分析,了解模型对于预测结果的依赖和影响因素。
- 与其他相关工作进行比较,评估自己的研究成果在同领域中的创新性和贡献度。
5. 展示与报告:- 将实现的算法和训练得到的模型进行演示和展示,以直观地呈现出其性能和效果。
- 准备详细的报告文档,清晰地描述整个研究过程,包括问题定义、方法设计、实验结果和分析等内容。
人工智能大作业(一)2024
人工智能大作业(一)引言:人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是近年来备受关注的热门领域。
随着计算能力的提高和算法的进步,人工智能正在日益渗透到各个行业和领域中。
本文将探讨人工智能大作业的相关内容,着重分析了其中的五个重要方面。
正文:一、机器学习(Machine Learning)1.1 监督学习(Supervised Learning)的基本概念及示例1.2 无监督学习(Unsupervised Learning)的基本概念及应用领域1.3 强化学习(Reinforcement Learning)的基本原理和算法1.4 深度学习(Deep Learning)的基本结构和典型应用1.5 机器学习在人工智能大作业中的实践与挑战二、自然语言处理(Natural Language Processing)2.1 词法分析和语法分析的基本原理和任务2.2 语义分析和语义关系的理论基础和实践应用2.3 文本分类和情感分析的相关技术和方法2.4 机器翻译和语音识别的高级应用和发展趋势2.5 自然语言处理在人工智能大作业中的应用与挑战三、计算机视觉(Computer Vision)3.1 图像处理和特征提取的基本原理和方法3.2 目标检测和图像识别的常用算法和技术3.3 图像分割和场景理解的相关研究和实践3.4 视频分析和行为识别的进展和应用领域3.5 计算机视觉在人工智能大作业中的应用案例和前景展望四、数据挖掘(Data Mining)4.1 数据预处理和数据清洗的基础知识和常用技术4.2 数据集成和数据转换的数据挖掘流程和方法4.3 关联规则和聚类分析的基本概念和算法4.4 分类和预测分析的实践案例和评价指标4.5 数据挖掘在人工智能大作业中的应用与发展趋势五、智能决策系统(Intelligent Decision System)5.1 知识表示和推理的基本方法和知识表示语言5.2 不确定性建模和决策制定的技术和策略5.3 专家系统和推荐系统的典型特征和实现方法5.4 异常检测和智能优化的相关研究和应用5.5 智能决策系统在人工智能大作业中的实践案例和展望总结:人工智能大作业(一)涵盖了机器学习、自然语言处理、计算机视觉、数据挖掘和智能决策系统等五个重要方面。
西电电院人工智能课程大作业。
西电人工智能大作业八数码难题一.实验目的八数码难题:在3×3的方格棋盘上,摆放着1到8这八个数码,有1个方格是空的,其初始状态如图1所示,要求对空格执行空格左移、空格右移、空格上移和空格下移这四个操作使得棋盘从初始状态到目标状态。
例如:(a) 初始状态 (b) 目标状态图1 八数码问题示意图请任选一种盲目搜索算法(深度优先搜索或宽度优先搜索)或任选一种启发式搜索方法(A 算法或 A* 算法)编程求解八数码问题(初始状态任选),并对实验结果进行分析,得出合理的结论。
本实验选择宽度优先搜索:选择一个起点,以接近起始点的程度依次扩展节点,逐层搜索,再对下一层节点搜索之前,必先搜索完本层节点。
二.实验设备及软件环境Microsoft Visual C++,(简称Visual C++、MSVC、VC++或VC)微软公司的C++开发工具,具有集成开发环境,可提供编辑C语言,C++以及C++/CLI 等编程语言。
三.实验方法算法描述:(1)将起始点放到OPEN表;(2)若OPEN空,无解,失败;否则继续;(3)把第一个点从OPEN移出,放到CLOSE表;(4)拓展节点,若无后继结点,转(2);(5)把n的所有后继结点放到OPEN末端,提供从后继结点回到n的指针;(6)若n任意后继结点是目标节点,成功,输出;否则转(2)。
流程图:代码:#include <stdlib.h>#include <stdio.h>typedef struct Node {int num[9]; //棋盘状态int deepth; //派生的深度 g(n)int diffnum; //不在位的数目 h(n)int value; //耗散值 f(n)=g(n)+h(n)struct Node * pre;struct Node * next;struct Node * parent;}numNode; /* ---------- end of struct numNode ---------- */int origin[9]; //棋盘初始状态int target[9]; //棋盘目标状态int numNode_num,total_step;numNode *open,*close; //Open表和Close表numNode *create_numNode(){return (numNode *)malloc(sizeof(numNode));}numNode *open_getfirst(numNode *head); //返回第一项,并从Open表中删除void open_insert(numNode *head,numNode *item); //向Open表中按序插入新节点void close_append(numNode *head,numNode *item); //向Close表中插入新节点int expand(numNode *item); //扩展节点int print_result(numNode *item); //打印结果numNode *copy_numNode(numNode *orgin);char isNewNode(numNode *open,numNode *close,int num[9]);//是否在Open表或Close表中void print_num(int num[9]); //打印棋盘状态int diff(int num[9]); //求不在位棋子的个数void init(); //初始化,获得棋盘初始状态和目标状态void swap(int *a,int *b);int operate(int num[],int op);void free_list(numNode *head);/** Name: 主函數* Description: 程序入口*/Int main ( int argc, char *argv[] ){//初始化Open表和Close表open=create_numNode();close=create_numNode();open->pre=open->next=close->pre=close->next=NULL; init(); //由用户输入初始和目标状态//初始化初始节点numNode *p1;p1=create_numNode();p1->parent=NULL;p1->deepth=0;int i=0;for ( i=0; i<9; i++){p1->num[i]=origin[i];}open_insert(open,p1);numNode_num=1;p1=open_getfirst(open);while (p1!=NULL){close_append(close,p1);if(expand(p1))return EXIT_SUCCESS;p1=open_getfirst(open);}printf("No solution!\n");return EXIT_SUCCESS;} /* ---------- end of function main ---------- */voidinit ( ){while(1){printf("Please input opriginal status:\nFor example:123456780 stands for\n""1 2 3\n""4 5 6\n""7 8 0\n");char temp[10];scanf("%s",&temp);int i=0;for ( i=0;i<9 && temp[i]-'0'>=0 && temp[i]-'0'<=8; i++){origin[i]=temp[i]-'0';}printf("Please input target status:\n");scanf("%s",&temp);int j=0;for ( j=0; j<9 && temp[j]-'0'>=0 && temp[j]-'0'<=8; j++){target[j]=temp[j]-'0';}system("cls");if ( i==9&&j==9){break;}}} /* ----- end of function init ----- */voidopen_insert (numNode *head,numNode *item){numNode *p,*q;p=head->next;q=head;while ( p!=NULL && item->value > p->value ){q=p;p=p->next;}q->next=item;item->pre=q;item->next=p;if(p!=NULL){p->pre=item;}} /* ----- end of function open_insert ----- */numNode *open_getfirst (numNode *head){numNode *p;if ( head->next == NULL ){return NULL;}p=head->next;head->next=p->next;if ( p->next != NULL ){p->next->pre=head;}p->pre=NULL;p->next=NULL;return p;} /* ----- end of function open_getfirst ----- */voidclose_append (numNode *head,numNode *item){item->next=head->next;item->pre=head;head->next=item;if ( item->next!=NULL ){item->next->pre=item;}} /* ----- end of function close_append ----- */intexpand (numNode *p1){numNode * p2;int op=1;for ( op=1; op<=4; op++){p2=copy_numNode(p1);operate(p2->num,op);if(isNewNode(open,close,p2->num)=='N'){p2->parent=p1;p2->deepth=p1->deepth+1;p2->diffnum=diff(p2->num);p2->value=p2->deepth+p2->diffnum;if(p2->diffnum==0){total_step=print_result(p2);printf("Total step: %d\n",total_step); free_list(open);free_list(close);return 1;}else{numNode_num++;open_insert(open,p2);}}elsefree(p2);}return 0;} /* ----- end of function expand ----- */intoperate(int m[], int op){int blank;blank=0;while (m[blank]!=0 && blank<9 )++blank;if (blank==9)return 1;switch (op) {case 1: /* up */if (blank>2)swap(m+blank,m+blank-3);break;case 2: /* down */if (blank<6)swap(m+blank,m+blank+3);break;case 3: /* left */if (blank!=0 && blank!=3 && blank!=6) swap(m+blank,m+blank-1);break;case 4: /* right */if (blank!=2 && blank!=5 && blank!=8) swap(m+blank,m+blank+1);break;default : return 1;}return 0;}voidswap(int *a, int *b){int c;c=*a;*a=*b;*b=c;}numNode *copy_numNode (numNode *origin){numNode *p;p=create_numNode();p->deepth=origin->deepth;p->diffnum=origin->diffnum;p->value=origin->value;int i;for ( i=0; i<9; i++){(p->num)[i]=(origin->num)[i];}return p;} /* ----- end of function copy_numNode ----- */intdiff (int num[9]){int i,diffnum=0;for(i=0;i<9;i++)if(num[i]!=target[i])diffnum++;return diffnum;} /* ----- end of function diff ----- */charisNewNode (numNode *open,numNode *close,int num[9]) {numNode *p;int i=0;p=open->next;while ( p!=NULL ){for ( i=0; i<9; i++){if(p->num[i]!=num[i])break;}if(i==9)return 'O'; //Openp=p->next;}p=close->next;while ( p!=NULL ){for ( i=0; i<9; i++){if(p->num[i]!=num[i])break;}if(i==9)return 'C'; //Closep=p->next;}return 'N';} /* ----- end of function isNewNode ----- */voidfree_list (numNode *head){numNode *p,*q;p=head->next;while ( p!=NULL ){q=p->next;free(p);p=q;}free(head);} /* ----- end of function free_list ----- */voidprint_num (int num[9]){int i;for ( i=0; i<9; i++){printf("%d\t",num[i]);if((i%3)==2)printf("\n");}} /* ----- end of function print_num ----- */intprint_result ( numNode *item){numNode *p;int step;p=item;if(p!=NULL){step=print_result(p->parent);printf("\nStep %d:\n",step+1);print_num(p->num);return step+1;}else{return -1;}}四.结果:下图实验结果中,一步代表一层的搜索结果中的最优解;八数码难题的宽度优先搜索树:五.实验分析宽度优先搜索属于一种盲目搜索算法,可以系统的展开所有节点,理论上一定能达到搜寻目的。
大连理工大学《人工智能》大作业及要求
学习中间:专业:年级:学号:学生:题目:1.谈谈你对本课程学习过程中的心得当会与主张?经过这门课程的学习,我对人工智能有了一些简略的理性知道,我晓得了人工智能从诞生到开展阅历一个绵长的过程,许多人为此做出了不懈的尽力。
我觉得这门课程是一门赋有应战性的科学,而从事这项工作的人不只要懂得计算机常识,还需求懂得心思学和哲学。
2. 《人工智能》课程设计, 从以下5个题目中任选其一作答。
《人工智能》课程设计留意:从以下5个题目中任选其一作答。
总则:不约束编程语言,提交word文档,不要提交紧缩包作业提交:大作业上交时文件名写法为:[名字奥鹏卡号学习中间](如:戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中间[1]VIP)以附件word文档方式上交离线作业(附件的巨细约束在10M以内),挑选已完结的作业(留意命名),点提交即可。
如下图所示。
留意事项:独立完结作业,禁绝抄袭其别人或许请人代做,如有相同作业,分数以零分计!题目一:A*算法要求:(1)编撰一份word文档,里边包含(算法思路、算法程序框图、重排九宫疑问)章节。
(2)算法思路:简略介绍该算法的根本思想,100字摆布即可。
(3)算法程序框图:制作流程图或原理图,从算法的开端到完毕的程序框图。
(4)关于重排九宫疑问的启示式函数: f (x)= p(x)+3s(x)p(x)是x结点和方针结点比较每个将牌“离家”的最短间隔之和;s(x)是:每个将牌和方针比较,若该将牌的后继和方针中该将牌的后继不一样,则该将牌得2分,一样则该将牌得0分,中心方位有将牌得1分,没将牌得0分。
关于给定的初始格式和方针状况请按此启示式函数给出查找的状况空间图。
初始格式方针状况题目二:回归算法要求:(1)编撰一份word文档,里边包含(常见的回归算法、根据实例的算法详细细节)章节。
(2)常见的回归算法包含:最小二乘法(Ordinary Least Square),逻辑回归(Logistic Regression),逐渐式回归(Stepwise Regression),多元自习惯回归样条(Multivariate Adaptive Regression Splines)以及本地散点滑润估量(Locally Estimated Scatterplot Smoothing),请挑选一个算法描绘下算法中心思想(3)随意选用一个实例完成你所挑选的回归算法。
人工智能与应用大作业报告2000字
人工智能与应用大作业报告2000字摘要:一、引言1.人工智能的概述2.人工智能的应用领域3.报告的目的与意义二、人工智能的发展历程1.人工智能的起源2.人工智能的发展阶段3.我国在人工智能领域的发展三、人工智能的核心技术1.机器学习2.深度学习3.自然语言处理4.计算机视觉四、人工智能在各领域的应用1.教育领域2.医疗领域3.交通领域4.金融领域5.制造业6.农业7.其他领域五、人工智能的挑战与展望1.人工智能带来的挑战a.就业问题b.隐私安全c.伦理问题2.应对挑战的措施3.人工智能的未来发展趋势六、结论1.人工智能的重要性和价值2.我国在人工智能领域的发展优势3.人工智能的发展前景正文:一、引言随着科技的飞速发展,人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)已成为当今世界关注的焦点。
人工智能是一种通过模拟、延伸和扩展人类智能的技术。
近年来,人工智能在各个领域得到了广泛的应用,取得了显著的成果。
本文将对人工智能的发展历程、核心技术、应用领域、挑战与展望进行分析,以期为大家提供一个全面了解人工智能的视角。
二、人工智能的发展历程人工智能的发展可以追溯到20世纪50年代,那时的计算机科学家们开始尝试模拟人类智能。
从那时起,人工智能经历了几次高潮与低谷,不断发展壮大。
目前,人工智能已经进入了以大数据、云计算、物联网等技术为支撑的新的发展阶段。
在我国,政府高度重视人工智能的发展,制定了一系列政策扶持措施,推动我国在人工智能领域走在世界前列。
三、人工智能的核心技术人工智能的核心技术包括机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等。
其中,机器学习是一种通过训练数据对计算机进行自动学习和改善的方法;深度学习是机器学习的一个分支,主要采用多层神经网络进行学习;自然语言处理是研究如何让计算机理解和生成人类语言的学科;计算机视觉则是研究如何让计算机从图像或视频中获取有价值的信息。
四、人工智能在各领域的应用1.教育领域:人工智能在教育领域的应用主要包括智能教学系统、个性化推荐学习资源等,旨在提高教育质量,实现个性化教育。
人工智能作业—迷宫问题
人工智能大作业班级:13111学号:13111姓名:一、问题描述在如图所示的迷宫,找出从起点(1,1)到终点(4,4),要求步数最小.1:初始状态,入口处。
2:目标状态,出口处3:操作方式下上右左二、解题步骤:1:设估价函数:f(n)=g(n)+h(n);g(n)=d(n);h(n)=|Yg-xn|+|Yg-yn|;:2:将迷宫问题转化为格子问题3:按照操作步骤得到状态空间树如下:g=0,h=7,f=7g=1,h=6,f=7g=2,h=5,f=7g=3,h=4,f=7g=4,h=5,f=9 g=4,h=3,f=7g=5,h=2,f=7g=5,h=6,f=11 g=5,h=4,f=9 g=6,h=1,f=7g=6,h=3,f=9 g=7,h=0,f=7g=7,h=2,f=9g=8,h=1,f=9g=9,h=2,f=11,1,11,22,23,23,12,13,33,44,45,416543 287109 4,1 4,2 4,3 5,2 5,15,3 15 1413 121116g=10,h=3,f=134 根据状态空间树得到open表,close表如下:节点父节点f(n)1 无72 1 73 2 74 3 79 4 95 4 76 5 77 6 78 7 716 9 1110 9 911 10 912 11 913 12 914 13 1115 14 13编号节点父节点f(n)8 8 7 77 7 6 76 6 5 75 5 4 74 4 3 73 3 2 72 2 1 71 1 无7根据上表得出路径为s1->s2->s3->s4->s5->s6->s7->s8->sgtracedomainsstate=symboldatabase-mydatabaseopen(state,integer)closed(integer,state,integer)res(state)mark(state)fail_predicatessolvesearch(state,state)resultsearchingstep4(integer,state)step56(integer,state)equal(state,state)repeatresulting(integer)rule(state,state)road(state,state)goalsolve.clausessolve:-search(s0,sg),result.search(Begin,End):-retractall(_,mydatabase),assert(closed(0,Begin,0)),assert(open(Begin,0)),assert(mark(End)),repeat,searching,!.result:-not(fail_),retract(closed(0,_,0)),closed(M,_,_),resulting(M),!.result:-beep,write("sorry don't find a road!").searching:-open(State,Pointer),retract(open(State,Pointer)),closed(No,_,_),No2=No+1,asserta(closed(No2,State,Pointer)),!,step4(No2,State).searching:-assert(fail_).step4(_,State):-mark(End),equal(State,End). step4(No3,State):-step56(No3,State),!,fail.step56(No4,StateX):-rule(StateX,StateY),not(open(StateY,_)),not(closed(_,StateY,_)),assertz(open(StateY,No4)),fail. step56(_,_):-!.equal(X,X).repeat.repeat:-repeat.resulting(N):-closed(N,X,M),asserta(res(X)),resulting(M).resulting(_):-res(X),write(X),nl,fail. resulting(_):-!.rule(X,Y):-road(X,Y).road(s0,s1).road(s1,s2).road(s2,s5).road(s5,s4). road(s4,s7).road(s7,s8).road(s8,s9). road(s9,sg).。
大工《人工智能》大作业参考题目及要求【内容仅供参考】647
题目:人工智能1.谈谈你对本课程学习过程中的心得体会与建议?人工智能是研究如何利用计算机来模拟人脑所从事的感知、推理、学习、思考、规划等人类智能活动,来解决需要用人类智能才能解决的问题,以延伸人们智能的科学。
掌握人工智能的基本概念、基本原理、知识的表示、推理机制和求解技术,以及机器学习的技术方法,掌握人工智能的一个问题和三大技术,即通用问题求解和知识表示技术、搜索技术、推理技术。
人工智能的定义可以分为两部分,即“人工”和“智能”。
“人工”比较好理解,争议性也不大。
有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的,或者人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步,等等。
但总的来说,“人工系统”就是通常意义下的人工系统。
关于什么是“智能”,就问题多多了。
这涉及到其它诸如意识、自我、思维等等问题。
人唯一了解的智能是人本身的智能,这是普通人认可的观点。
但是我们对我们自身智能的理解都非常有限,对构成人的智能的必要元素也了解有限,所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。
2.《人工智能》课程设计,从以下5个题目中任选其一作答。
《人工智能》课程设计题目三:深度优先搜索算法要求:(1)撰写一份word文档,里面包括(算法思路、算法程序框图、主要函数代码)章节。
(2)算法思路:简单介绍该算法的基本思想,至少100字。
(3)算法程序框图:绘制流程图或原理图,从算法的开始到结束的程序框图。
(4)主要函数代码:列出算法的具体代码。
(5)简单描述在人工智能的哪些领域需要使用深度优先搜索算法。
答:深度优先搜索是图论中的经典算法,利用深度优先搜索算法可以产生目标图的相应拓扑排序表,利用拓扑排序表可以方便的解决很多相关的图论问题,如最大路径问题等等。
一般用堆数据结构来辅助实现DFS算法。
1.深度优先遍历图算法步骤:(1)访问顶点v;(2)依次从v的未被访问的邻接点出发,对图进行深度优先遍历;直至图中和v有路径相通的顶点都被访问;(3)若此时图中尚有顶点未被访问,则从一个未被访问的顶点出发,重新进行深度优先遍历,直到图中所有顶点均被访问过为止。
人工智能大作业
1.用有界深度优先搜索方法求解图1所示八数码难题。
S o S g图1 八数码难题2.设有3个传教士和3个野人来到河边,打算乘一只船从右岸渡到左岸去。
该船的负载能力为两人。
在任何时候,如果野人人数超过传教士人数,那么野人就会把传教士吃掉。
他们怎样才能用这条船安全地把所有人都渡过河去?3.某单位派遣出国人员,有赵、钱、孙三位候选人,经讨论后决定:(1)三人中至少派遣一人。
(2)如果赵去而钱不去,则一定派孙去。
(3)如果钱去,则一定派孙去。
求证:一定会派孙出国。
设用P(x)表示派x出国,zhao、qian、sun分别表示三人,将已知条件与目标用谓词公式正确的表示出来,并用消解反演进行证明。
4.简述进化编程的机理和基本过程,并以四状态机为例说明进化编程的表示。
5.用基于规则的推理系统证明下述推理的正确性:已知狗都会吠叫和咬人任何动物吠叫时总是吵人的猎犬是狗结论猎犬是吵人的6.如何利用遗传算法求解问题,试举例说明求解过程。
7.考虑图所示的寻找路径问题。
(1) 对所示物体和障碍物(阴影部分)建立一个结构空间。
其中,物体的初始位置有两种情况,一种如图所示,另一种情况是把物体旋转90°。
(2) 应用结构空间,描述一个寻求上述无碰撞路径的过程(程序)把问题限于无旋转的二维问题。
机械手(a)初始布局(b)目标布局图2 机械手堆积木规划问题8.用你学过语言编写计算机程序,用于执行BP学习算法。
9.选择一个你熟悉的领域,编写程序来描述艾真体与环境的作用。
说明环境是否是可访问的、确定性的、情节性的、静态的和连续的。
对于该领域,采用何种艾真体结构为好?10.设计一个智能吸尘器,适应的环境由自己设计,要求:1). 给出相应的知识表示;2). 设计相应的搜索算法,并实现之;3). 对智能吸尘器进行仿真;4). 给出能够适应多楼层的解决方案;5). 给出适应远程控制的解决方案。
可以按照自己的实际情况完成不同层次内容。
11.您认为《人工智能》课程的哪一部分内容对您的项目设计或者您以后的工作特别有用?并叙述其基本原理。
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题目:遗传算法在图像处理中的应用研究课程: 计算智能姓名:学号:专业:模式识别与智能系统遗传算法在图像处理中的应用摘要遗传算法是一种基于生物自然选择与遗传机理的随机搜索与优化方法。
近年来,由于遗传算法求解复杂优化问题的巨大潜力,广泛应用在生物信息学、系统发生学、计算科学、工程学、经济学、化学、制造、数学、物理、药物测量学和其他领域之中,这种算法受到了国内外学者的广泛关注,尤其是在计算机科学人工智能领域中。
本文介绍了遗传算法基本理论,描述了它的主要特点和基本性质;重点综述遗传算法在图像处理中的主要应用,特别是在图像分割、图像压缩、图像增强等方面的作用;深入研究目前遗传算法在图像处理领域中存在的问题,并结合自己的研究方向,对这些问题提出了一些深刻的见解,展望了今后遗传算法在图像处理应用的发展方向。
关键词:遗传算法,数字图像处理1.背景介绍遗传算法(Genetic Algorithm,GA)是一种自适应启发式群体型概率性迭代式的全局收敛搜索算法,其基本思想来源于生物进化论和群体遗传学,体现了适者生存、优胜劣汰的进化原则。
使用遗传算法求解科学研究工作和工程技术中各种组合搜索和优化计算问题这一基本思想早在20世纪60年代初期就由美国Michigan大学的Holland教授提出,其数学框架也于20世纪60年代中期形成。
由于GA的整体搜索策略和优化计算不依赖于梯度信息,所以它的应用范围非常广泛,尤其适合于处理传统方法难以解决的高度复杂的非线性问题。
它在自适应控制、组合优化、模式识别、机器学习、规划策略、信息处理和人工生命等领域的应用中越来越展示出优越性。
图像处理(image processing),用计算机对图像进行分析,以达到所需结果的技术。
又称影像处理。
图像处理一般指数字图像处理。
数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组,该数组的元素称为像素,其值为一整数,称为灰度值。
图像处理技术的主要内容包括图像压缩,增强和复原,匹配、描述和识别3个部分。
常见的处理有图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等。
图像处理一般指数字图像处理。
图像处理是计算机视觉中德一个重要研究领域,然而,在图像处理过程中,如扫描、特征提取、图像分割等不可避免地会存在一些误差,从而影响图像的效果。
于是,研究者就开始探索怎么样才能使这些误差最小从而使计算机视觉达到实用化的重要要求,最终,遗传算法凭借其在这些图像处理中的优化计算方面独特的优势成为各种算法的佼佼者,得到了广泛的应用。
2.遗传算法的原理和基本步骤遗传算法是一个不断迭代过程的搜索算法,它的基本处理流程如下图所示。
由上图可知,遗传算法模拟了自然选择和遗传进化中发生的繁殖、交配和突变现象,从任意一个初始种群出发,通过随机选择、交叉和变异操作,产生新的更适应环境的个体,使群体进化到搜索空间中越来越好的区域。
这样一代一代不断繁殖、进化,最后收敛到一群最适应环境的个体上,求得问题的最优解。
遗传算法对于复杂的优化问题无需建模和复杂运算,只要利用遗传算法的三种算子就能得到最优解。
GA 结构较为简单,算法也不复杂,但是又具有良好的选择效果,具有自适应性、子组织性和自学习性等特点,具有许多其它算法没有的优点,主要有:(1)GA 是对参数编码进行操作, 而非对参数本身, 减少约束条件的限制, 如连续性、可导性、单峰性等。
(2)GA 是多点搜索, 减少了陷于局部优解的风险。
(3)GA 仅用适应度函数来指导搜索, 不需要其他推导和附加信息, 对问题依赖性小。
(4) GA 的寻优规则是概率性的而非确定性的。
研究者们在应用GA 过程中也不断研究改进GA 的性能,使GA 更能满足时代的需要,比如在选择策略中提出了精英选择、稳态选择和竞争选择等新的机制; 在变异环节提出了两点、多点和一致变异作为传统一点变异的改进和补充; 在编码环节中应用格雷码和动态编码等克服传统二进制编码和定点十进制整数编码所就带来的问题; 此外, 还提出自适应技术动态改变GA 控制参数, 克服采取传统的静态控制参数策略引起的多样性和收敛性不均衡问题, 以及用梯度方法、单纯型法或模拟退火方法精细调整的混合GA, 以提高算法的收敛速度; 用均匀分布的初始群体代替随机产生的初始种群; 研究了分布式GA 、迁徙GA 和并行GA 等, 进一步推动了GA 的发展。
3.遗传算法在图像处理中的应用3.1基于遗传算法的图像增强图像增强技术是将不清晰的图像经过优化处理变成一张比之前更加清楚,或者变成一张使得特点更加鲜明的照片,以便于对图像再进行后期的加工。
目前图像增强方法主要包括将图像进行某种变换的频域法和对直接对原始图像进行处理的空域法两种。
而基于遗传算法的图像增强技术的实现则是利用遗传的选择方法找到一个最优或者局部最优的方法。
具体的操作方法是,首先将每一个目标值设置一个基位,用实数进行编码,这样问题就转化成求解这个目标基位组合的题目。
然后,对适应度进行设计,适应度设计为个体进化提供动力,在设置适应度的时候既要考虑图像的整体和局部的质量问题,也要将结构和细节考虑进去。
再后,对遗传算子进行设计,先根据前面设置的适应度值将个体从大到小进行排列,从中选择优秀的个体进入下一个程序当中;为了防止遗传算法在计算的过程中过早收敛,对种群的多样性进行保护,在计算过程中采用交叉操作的方法产生新的个体;对进化方向进行微调,采用变异操作的方法,对一个被选中的变异操作来说,就是采用“1”→“0”和“1”→“0”的方式进行变异。
最后,设置算法的结束条件,一般算法的结束条件就是迭代次数达到了最大进化代数或者最大适应度的值变化不明显。
例如,对于一幅数字图像f(.),f(x,y)是图像在x 行y 列的像素值。
f ’(x,y)为增强后的图像在对应点的像素值。
则有:()()()()()'(,)g m x,y k f x,y m x,y f x y =+-其中g(.)是一个对比度扩展函数。
m(x,y)为x 行y 列处像素值占在它的某个邻域内的局部均值。
K>0是一个控制参数,其大小直接影响到图像的处理质量。
因此,数字图像的增强过程可以转化为寻找求最优参数k 的过程。
进而,可用遗传算法按照上述过程进行寻优。
3.2基于遗传算法的图像恢复图像恢复就是把一个退化(或劣化)图像尽量恢复到它的原始面目, 是数字图像处理中的一个重要分支。
目前已提出许多有效的图像恢复方法, 如逆滤波法、维纳滤波法、奇异值分解伪逆法、最大熵恢复法等 。
由于引起图像退化的原因未知或不能用函数表达, 使得上述方法面临较多的约束问题或是计算量过大问题, 由于难以确定退化函数h, 限制了其实际应用的效果。
GA 用于灰度图像的恢复, 一般将染色体编码成以各像素的灰度值为元素的2维矩阵, 即一个染色体就代表一幅图像, 每个基因对应一个像素, 采用自然数编码。
每个个体的适应度函数中f i 为个体i 代表的推测恢复图像, g 为观测到的退化图像, h 为退化过程, 函数值越大表示个体越好。
在交叉操作时一般采用窗口交叉, 即在父代染色体矩阵中选择相同大小的窗口, 进行交换。
变异操作采用临近小范围内的平均值替换需要变异的某一基因值。
此外,GA 也用于彩色图像的恢复,并且取得了很好的效果。
基于GA 的图像恢复方式, 突破了原有的理论,而且其开放的结构易于与其他方式融合, 如与模糊逻辑相结合的模糊GA 等。
利用GA 恢复图像不仅较好的克服了噪声的影响, 而且使图像更平滑, 边缘没有条纹效应, 视觉效果好。
强大的全局搜索能力是遗传算法图像恢复方法行之有效的主要原因。
3.3 基于遗传算法的图像分割图像分割是自动目标识别的关键和首要步骤,其目的是将目标和背景分离,为计算机视觉的后续处理提供依据。
目前图像分割的方法很多,常用的包括阈值法、边缘检测法和区域跟踪法。
其中域值法是图像分割的最常用方法。
当前常用的域值分割方法如最小误差阈值法、最大类别方差法(Otsu 法)以及最佳直方图熵法。
下面我们以Kapur 等人提出的最佳熵法(KSW 熵法)为例讨论遗传算法在图像分割中的应用。
KSW 熵法是一种不需要先验知识,而且对于非理想双峰直方图的图像也可以较好分割的方法。
其缺点是在确定阈值时,尤其是确定多阈值时,计算量很大。
将信息论中Shannon 熵概念用于图像分割时,测量图像灰度直方图的熵,由此找出最佳阈值,其出发点是使图像中目标与背景的信息量最大。
根据shannon 熵的概念,对于灰度范围{0,1,⋯,255}的直方图,其熵测量为1T i 0H =-l i ip Lnp -=∑其中pi 为第i 个灰度出现的概率。
设阈值t 将图像划分为目标与背景两类,则令 0t t i i p p ==∑ 0ln t t i i i H p p ==-∑由阈值t 分为A,B 两类后,两类的概率分布分别为p0/pt, pt, ⋯ ,pl/pl; pt+1/(1-pt),pt-2/(1-pt), ⋯, pt-1/(1-pt), 与每个分布有关的熵分别为HA(t)和HB(t)01()ln ln t i t t A t i t t t p p H H t p p p p =-=-=+∑0123'(,)y x y b b x b y b xy =+++11()ln ln(1)111l i i T t B t i t t t tp p H H H t p p p p -=+-=-=-+---∑ 图像的总熵H(t)为HA(t)和HB(t)之和,即:()ln (1)1t T t t t t t H H H H t p p p p -=-++-当该函数取最大值时即为图像的最佳分割,因此将其作为遗传算法中的适应度函数。
(1) 编码。
我们选取有255 个灰度级的灰度图,由于图像灰度值在0-255 之间,故将各个染色体编码为8 位二进制编码,代表某个分割阈值。
初始代个体的值为随即产生,其对应的适应度值也各有高低。
(2) 群体体模型。
若个体数过多,则每一代适应度值的计算机过大,因此个体数应设置合理。
我们在此将个体数设为10, 最大繁殖代数为50.(3) 解码。
对二进制染色体数组解密为0-255 之间的值,以求其适应度值。
(4) 适应度函数。
采用H (t )式作为适应度函数。
(5) 算法的基本操作:选择:遗传算法的收敛定义指出保留最优个体(精英策略的遗传算法全局收敛。
因此本文在进行选择操作时,先进行轮盘赌选择法(蒙特卡罗法),再采用精英策略。
交叉:交叉互换的目的是产生不同于父体的子体。
交叉率越大,交叉操作的可能性也越大;如果交叉率太低,收敛速度可能降低。
单阈值分割由于只有一个参数,所以采用单点交叉,在此设交叉率为0.6。