图像模糊C均值聚类分割代码
转自:直觉模糊C均值聚类与图像阈值分割 - liyuefeilong的专栏 - CSDN博客 https://blog.csdn.net/liyuefeilong/article/details/43816495
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % 主函数
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- function main
- ima = imread('MR6.jpg');
- % 先设定FCM的几个初始参数
- options=[; % FCM公式中的参数m
- ; % 最大迭代次数
- 1e-]; % 目标函数的最小误差
- class_number = ; % 分为4类
- imt = ImageSegmentation(ima,class_number,options)
- subplot(,,),imshow(ima),title('原图');
- subplot(,,),imshow(imt); %显示生成的分割的图像
- kk = strcat('分割成',int2str(class_number),'类的输出图像');
- title(kk);
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % ImageSegmentation()函数:实现聚类分割图像
- % 输入:file为灰度图像文件 cluster_n为聚类类别个数 options为预设的初始参数
- % 输出分割后的图像
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- function imt = ImageSegmentation(file, cluster_n, options)
- ima = file;
- I = im2double(file);
- [x,y] = size(ima);
- number = x * y; % 图像的元素个数numel(I)
- data = reshape(I,number,); %将矩阵元素转换为一列数据
- [center, U] = FCMprocess(data,cluster_n,options); %调用FCMData函数进行聚类
- % 对于每个元素对不同聚类中心的隶属度,找出最大的那个隶属度
- maxU = max(U); % 找出每一列的最大隶属度
- temp = sort(center);
- for i = :cluster_n; % 按聚类结果分割图像
- % 前面求出每个元素的最大隶属度,属于各聚类中心的元素坐标,并存放这些坐标
- % 调用eval函数将括号里的字符串转化为命令执行
- eval(['class_',int2str(i), '= find(U(', int2str(i), ',:) == maxU);']);
- %gray = round( * (i-) / (cluster_n-));
- index = find(temp == center(i));
- switch index
- case
- gray = ;
- case cluster_n
- gray = ;
- otherwise
- gray = fix(*(index-)/(cluster_n-));
- end
- eval(['I(class_',int2str(i), '(:))=', int2str(gray),';']);
- end;
- imt = mat2gray(I);
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % 用于计算聚类中心、隶属度矩阵和目标函数
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- function [center, U] = FCMprocess(data, cluster_num, options)
- %data为聚类数据,cluster_num为类别数
- m = options(); % 参数m
- max_iteration = options(); % 最终的迭代次数
- min_deviation = options(); % 最小判别误差
- data_number = size(data, ); % 元素个数
- obj_function = zeros(max_iteration, ); % obj_function用于存放目标函数的值
- % 生成隶属度矩阵U
- U = rand(cluster_num, data_number); % 随机生成隶属度矩阵U
- sumU = sum(U,); % 计算U中每列元素和
- for k = :data_number
- U(:,k) = U(:,k) ./ sumU(k); % 对隶属矩阵U进行归一化处理
- end
- for i = :max_iteration
- [U, center, obj_function(i)] = FCMStep(data, U, cluster_num, m); %调用FCMStep函数进行迭代
- fprintf('第%d次迭代, 目标函数值为%f\n', i, obj_function(i));
- % 检查迭代终止条件
- if i > ,
- if abs(obj_function(i) - obj_function(i-)) < min_deviation
- break;
- end
- end
- end
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % 该函数用于每次迭代过程
- function [newU,center,obj_function] = FCMStep(data, U, cluster_num, m)
- % data为被聚类数据,U为隶属度矩阵,cluster_num为聚类类别数,m为FCM中的参数m
- % 函数调用后得到新的隶属度矩阵newU,聚类中心center,目标函数值obj_function
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % 以下是计算模糊隶属度Ut
- [x,y] = size(U);
- A = ones(x,y);
- a = 0.85;
- Ut = abs(A - U -(A - (U).^a).^(/a));
- Ud = U + Ut;
- [j,k,l] = size(data);
- pp = y;
- pai = (sum(Ut,)) ./pp;
- obj = sum(pai.*exp(-pai));
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % Ud = U;
- % obj = ;
- nf = Ud;
- mf = Ud.^m; % FMC中的U^m
- % center = nf*data./((ones(size(data, ), )*sum(nf'))'); % 得到聚类中心
- data1 = zeros(x,y);
- data1(,:) = data';
- data1(,:) = data';
- data1(,:) = data';
- data1(,:) = data';
- % data1(,:) = data';
- center = sum(nf.*data1,)./sum(nf,); % 得到聚类中心
- dist = Distance(center, data); % 调用myfcmdist函数计算聚类中心与被聚类数据的距离
- obj_function = sum(sum((dist.^).*mf))+obj; % 得到目标函数值
- tmp = dist.^(-/(m-)); % 如果迭代次数不为1,计算新的隶属度矩阵
- newU = tmp./(ones(cluster_num, )*sum(tmp)); % U_new为新的隶属度矩阵
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % Distance()函数用于计算聚类中心与被聚类数据的距离
- % center为聚类中心,data为被聚类数据,输出各元素到聚类中心的距离out
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- function out = Distance(center, data)
- data_number = size(data,);
- class_number = size(center, );
- kk = ones(data_number,); % 构造与数据大小相同的全1矩阵kk
- out = zeros(class_number, data_number);
- if size(center, ) > , %若类别数大于1
- for k = :class_number
- out(k, :) = sqrt(sum(((data - kk...
- *center(k,:)).^)'));
- end
- else % data为一维数据
- for k = :class_number
- out(k, :) = abs(center(k) - data)';
- end
- end
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