[发明专利]基于交流机制的双向蚁群算法的脑白质纤维追踪方法

权利要求书

1.一种基于交流机制的双向蚁群算法的脑白质纤维追踪方法，其特征在于，包括：

S1、获取弥散张量成像数据；

S2、在待追踪纤维的两端分别设置第一兴趣区域和第二兴趣区域，初始化第一蚁群位于所述第一兴趣区域，并初始化第二蚁群位于所述第二兴趣区域；

S3、采用轮盘赌方法，控制蚂蚁根据线性延伸法或根据信息素分布情况进行移动，重复移动过程直至达到移动终止条件，得到第一路径集合和第二路径集合，其中，所述第一路径集合为所述第一蚁群从所述第一兴趣区域到所述第二兴趣区域的路径集合，所述第二路径集合为所述第二蚁群从所述第二兴趣区域到所述第一兴趣区域的路径集合；

S4、根据能量函数，分别确定所述第一路径集合和所述第二路径集合中能量最小的路径，得到第一能量最小路径和第二能量最小路径；

S5、根据所述第一能量最小路径对所述第一蚁群的信息素进行更新，并根据所述第二能量最小路径对所述第二蚁群的信息素进行更新；

S6、判断是否达到追踪终止条件，若达到追踪终止条件，则将所述第一能量最小路径和所述第二能量最小路径中能量最小的路径作为追踪结果；若未达到追踪终止条件，则进入S7；

S7、判断是否达到局部最优条件；若达到局部最优条件，则交换所述第一蚁群和所述第二蚁群的信息素挥发系数，并进入S3；若未达到局部最优条件，则进入S3。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据能量函数，分别确定所述第一路径集合和所述第二路径集合中能量最小的路径，得到第一能量最小路径和第二能量最小路径之前，还包括：

根据预先设置的可行路径筛选条件，分别对所述第一路径集合和所述第二路径集合中的路径进行筛选。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用轮盘赌方法，控制蚂蚁根据线性延伸法或根据信息素分布情况进行移动，包括：

确定蚂蚁在移动方向上的可行点集；

采用轮盘赌方法，根据线性延伸法或根据信息素分布情况从所述可行点集选取目标点；

控制蚂蚁移动至所述目标点。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用轮盘赌方法，根据线性延伸法或根据信息素分布情况从所述可行点集选取目标点，包括：

随机生成轮盘赌数值；

判断所述轮盘赌数值是否小于预先设置的线性延伸概率；

若小于，则根据蚂蚁当前所在的点的主向量，从所述可行点集选取目标点；

若不小于，则根据选择概率公式计算所述可行点集中各个可行点的选择概率，将选择概率最大的点作为目标点，其中所述选择概率公式为：

其中，表示第t次迭代过程中第k只蚂蚁从点(i,j)移动到点(u,v)的选择概率；表示第t次迭代过程中点(i,j)到点(u,v)的路径上的信息素强度，α为信息启发因子；为点(i,j)到点(u,v)的路径长度的倒数，β为期望启发因子；allowed^k表示第k只蚂蚁的可行点集。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量函数为：

其中，K表示路径中离散点的数量；P_i-1、P_i、P_i+1表示路径中连续的三个离散点的坐标，P_i,i-1＝P_i-P_i-1，P_i+1,i＝P_i+1-P_i；PDD_i是离散点P_i处的主向量；a和b是能量函数的加权因子，且满足a+b＝1。