用纹理分析对骨质疏松作定量评估的研究

我们在对骨 X线图像骨小梁纹理进行相干映射增强、经传递函数修正的骨 X线图像二维谱估计以及骨X线图像纹理分形特征分析的基础上 ,提出了用纹理分析对正常的骨结构和中等程度骨质疏松作定量评估。选择骨小梁模式的 3项客观特征组成一个对这两类骨结构自动分类的特征集。这个特征集从 16幅骨 X线图像中提取。在特征空间中利用欧拉范数 ,将获得的每类骨结构的特征集的中心定义为该类骨结构的诊断标准。对每一幅骨 X线图像 ,在特征空间中计算其特征到两个标准的距离来提供对骨质疏松程度的客观评价。利用我们提出的分类标准对 10幅骨 X线图像进行机器分类 ,分类结果表明了本方法有实用的潜在价值 。

基于改进二维分形模型的海面模拟方法

针对粗糙海面的非线性和自相似性特点,在带限Weierstrass分形函数的基础上,建立了改进二维分形模型,描述了表面谱与空间波数之间的正幂率和负幂率关系,针对P-M海谱给出了分形参数的定量描述,实现了对粗糙海面的模拟。仿真结果表明,模型能够生成不同风速下的海面模型,反映了小尺度波浪的细微结构和大尺度波浪的浪涌特性,不同尺度的组成波之间具有较好的自相似性,可以较好地模拟粗糙海面背景。

分数维空间中湍流的功率谱分析

根据湍流在统计上的自相似性,推导了分数维空间中湍流功率谱的表达式,探讨了湍流随机性与规则性之间的联系.在此基础上研究了通过分形维数求取湍流功率谱的新方法,并对2英寸水流道中的湍流进行了能谱分析,与已有实验结果的比较证明了该法的可行性和优越性.

基于多重分形理论的再生水灌溉下土壤粒度分析

再生水灌溉是缓解水资源矛盾的有效途径,为表征再生水灌溉后土壤粒度分布(Soil particle size distribution,PSD)特性,通过室内土柱模拟试验,设置生活污水(W1)、再生水1(W2)和再生水2(W3)共计3种灌溉水质,并以自来水(W4)作为对照,采用马尔文激光粒度仪测定灌溉1 a后各处理土壤颗粒百分比,运用分形理论分析了4种水质处理下土壤PSD的分形特征。结果表明:(1)4种水质处理下土壤PSD呈单峰分布;与W4处理相比,W1、W2、W3处理下土壤黏粒含量增加0.40%~6.38%,砂粒含量降低1.58%~13.80%,土壤非均匀性增强,但各处理间差异不显著。(2)再生水灌溉下土壤颗粒呈细粒化趋势,土壤PSD多重分形参数增大,土壤PSD趋于不均匀。在0~10 cm土层,W3处理下土壤PSD多重分形参数容量维数D(0)、信息维数D(1)、相关维数D(2)和多重分形奇异谱宽Δα(q)最大,分别为0.943、0.837、0.823和1.035;在10~20 cm土层,W2处理下D(0)、D(1)、D(2)和Δα(q)最大,分别为0.943、0.851、0.852和1.009。(3)土壤PSD的多重分形参数D(0)、D(1)、D(2)、Δα(q)和α(0)与土壤黏粒含量呈显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关,土壤分形特征由土壤中黏粒与砂粒的相对含量控制。研究表明,在试验期内,再生水灌溉下土壤PSD的空间异质性与非均匀性增大,可以通过多重分形参数进行定量表征。

基于分形理论的三维路面谱重构及在多体动力学软件中的应用

合理的道路纹理特征可以更好地反映路面抗滑性能和轮胎/路面接触特性。基于分形理论提出了一种三维路面谱重构方法。依据国标给出二维随机路面谱的时域表达,利用计盒维数法计算各级路面分形维数,综合应用随机中点位移法和分形布朗运动原理将传统二维路谱拓展为三维路面谱。以典型的减速带为例,将特殊激励同构到含有细节形貌的平整路面谱中。在TruckSim软件中通过编译实现三维路面谱在车辆多体动力学软件中的应用。通过对比二维路谱和三维路谱下车辆动力学响应发现:垂向力和纵向力差异不大,有较好地一致性,但侧向力相差比较大,表明所建立的三维路面谱有较好精度的同时反映了路面的三维纹理特性,为车辆曲线通过性能和车辆侧翻控制研究提供了基础。