【元胞自动机】基于元胞自动机实现艺术图像处理附matlab代码

1 内容介绍

元胞自动机变换为我们提供了一个将已知现象和元胞自动机演化联系起来的直接方法.它将物理网格空间上的每个点通过元胞自动机变换基映射到元胞自动机空间上,通过元胞自动机空间上的变换系数揭示出物理空间中很难观察到的性质.元胞自动机变换最大的优势是能产生大量的不同性质的基函数,这些基函数可以适应已知问题的各种特性,为图像压缩,数据加密,求解积分方程等方面的应用提供一个良好的平台. 本文先对元胞自动机变换的发展情况和元胞自动机变换的基本方法作了简要的介绍,在此基础上把元胞自动机变换应用到图像处理中​。

2 仿真代码

function [ opImgCell ] = CAPainting( Img, mu, lambda, Generation, Boundary )

%CAPAINTING Summary of this function goes here

%   Detailed explanation goes here

Img = double(Img);

Sz = size(Img);

Pop = cell(1, mu+lambda);

Result = cell(1, mu+lambda);

if exist('Save', 'dir') ~= 7

    mkdir('Save');

end

% initialize first population

for i=1:mu+lambda

    if i<= mu

        Pop{i} = cell(1, 7);

        Pop{i}{1} = randi([1, Boundary{1}], 1, 3); % Birth

        Pop{i}{2} = randi([1, Boundary{2}], 1, 3); % Level

        Pop{i}{3} = randi([1, Boundary{3}], 1, 3); % number of Pattern Pos

        Pop{i}{6} = randi([Boundary{4}, Boundary{5}], 1, 3); % Cell Generation

        Pop{i}{4} = cell(1, 3); % PosH

        Pop{i}{5} = cell(1, 3); % PosW

        Pop{i}{7} = cell(1, 3); % Pattern

        for j=1:3

            Pop{i}{4}{j} = randi([1, Boundary{6}], 1, Pop{i}{3}(j));  

            Pop{i}{5}{j} = randi([1, Boundary{7}], 1, Pop{i}{3}(j));

            Pop{i}{7}{j} = randi([0, 1],2*Pop{i}{2}(j)+1, 2*Pop{i}{2}(j)+1);

        end

        Result{i} = zeros(Sz);

        for cc=1:3

         [Result{i}(:, :, cc), ta, tb, tc, td, te] = GUILogicRule(Img, cc, Pop{i}{1}(cc), Pop{i}{2}(cc), Pop{i}{3}(cc), Pop{i}{6}(cc), 1, Pop{i}{4}{cc}, Pop{i}{5}{cc}, Pop{i}{7}{cc});

        end

    else

        Pop{i} = cell(1, 7);

        Result{i} = zeros(Sz);

    end

end

% end initialize    

Fit = Fitness(Result);

for g=1:Generation

    % tournament size = 2;

    SelCounter = 1;

    selectMutation = zeros(1, mu);

    for sel=1:mu

        selectArray = randi([1, mu], 1, 2);

        if Fit(selectArray(1)) > Fit(selectArray(2))

            selectMutation(SelCounter) = selectArray(1);

            SelCounter = SelCounter +1;

        else

            selectMutation(SelCounter) = selectArray(2);

            SelCounter = SelCounter +1;

        end

    end

    for mutate=1:lambda

        [Pop{mu+mutate}, cc] = Mutation(Pop{selectMutation(mutate)}, Boundary);

        Result{mu+mutate} = Result{selectMutation(mutate)};

        [Result{mu+mutate}(:, :, cc), ta, tb, tc, td, te] = GUILogicRule(Img, cc, Pop{mu+mutate}{1}(cc), Pop{mu+mutate}{2}(cc), Pop{mu+mutate}{3}(cc), Pop{mu+mutate}{6}(cc), 1, Pop{mu+mutate}{4}{cc}, Pop{mu+mutate}{5}{cc}, Pop{mu+mutate}{7}{cc});

    end    

    Fit = Fitness(Result);

    % survivor selection

    [Fit,sortIndex] = sort(Fit(:),'descend'); 

    Fit = [Fit(1:mu)', zeros(1, lambda)];

    selectParent = sortIndex(1:mu);   

    newPop = cell(1, mu+lambda);

    newRes = cell(1, mu+lambda);

    for wrt=1:mu+lambda

        if wrt <= mu

            imwrite(Result{wrt}, ['Save/G', num2str(g), 'Parent', num2str(wrt), '.jpg']);

        else

            imwrite(Result{wrt}, ['Save/G', num2str(g), 'Child', num2str(wrt-mu), '.jpg']);

        end

    end

    for i=1:mu+lambda

        if i<= mu

            newPop{i} = Pop{selectParent(i)};

            newRes{i} = Result{selectParent(i)};

        else

            newPop{i} = cell(1, 7);

            newRes{i} = zeros(Sz);

        end

    end

    Pop = newPop;

    Result = newRes;

end

opImgCell = Result;

end

3 运行结果

4 参考文献

[1]李辉亮. 基于元胞自动机的数字图像处理[D]. 汕头大学, 2007.

博主简介:擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真,相关matlab代码问题可私信交流。

部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除。

 

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