掺油泥改性生土材料动态荷载下的损伤及裂缝分形特征

为研究改性生土材料在动态荷载作用下内部损伤演化过程,提取掺入水泥、油泥的绿色改性生土材料配方,制作6个100 mm×100 mm×100 mm的生土试件,借助CT扫描技术对单轴压缩下的立方体试件进行扫描,获取灰度图像和CT值,分析了图像中裂缝、孔隙随应力的变化形态,研究了CT数和材料破坏的关系,建立了CT均值与应力之间的联系;采用图像处理技术对CT图像进行阈值划分,利用盒维数法估算出图像的分形维数值,在此基础上获得了不同应力和分形维数、材料损伤之间的关系。结果表明:CT技术能够清晰地诠释试件从受力直至破坏的全过程,CT图像可从细观层面表现材料的损伤演化规律。CT值随应力的增加而变小,CT值随材料孔隙、裂缝的增大而显著减小。材料从受力直至破坏,低应力状态下分形维数增长缓慢,高应力状态下分形维数增长迅速,数值的波动随应力的增大而增大。分形维数可以定量地描述生土材料在动荷载作用下的损伤状态和演化过程。

锁阳城土遗址孔隙结构及其分形特征研究

在风化因子的持续作用下,土遗址微观结构持续劣化并最终导致宏观病害的发育。微观结构的特征反映了土遗址材料内在的劣化程度,为研究土遗址风化程度与微观孔隙结构变化的关系,采取锁阳城土遗址不同方位城墙土样,采用低温液氮吸附试验测定了土样的比表面积和孔容孔径分布,并基于FHH分形模型计算样品的分形维数;结果表明,锁阳城土遗址不同样品比表面积偏差率高,比表面积数值和分布具有明显差异;孔隙容积变异系数高,离散程度大,存在差异性劣化行为;土样的孔隙形态呈狭缝状、楔形、“墨水瓶”孔、管状孔等多种复杂形态,小于2.765 nm的孔隙大都为封闭透气孔。结合分形维数可知,锁阳城土样具有明显的分形特征,孔隙空间结构不规则,非均质性强,表面粗糙程度大,且分形维数和锁阳城土遗址劣化程度具有一定相关性。本研究关于土样孔隙的定量表征对于土遗址风化劣化研究有着重要意义。

矿井断裂构造分形特征及其对冲击地压影响的研究

矿井断裂构造是诱发冲击地压的重要地质因素。为研究断裂构造对冲击地压的影响,以峻德井田为工程研究背景,采用地质动力区划法,将井田内的断裂构造按照不同长度等级划分为Ⅰ-Ⅴ级断块,利用分形理论中的盒维法计算了Ⅴ级断块分形维数,分析了断裂整体分形特征和断裂分区分形特征,探究了断裂构造分形维数与构造应力分布状态、冲击地压之间的耦合关系。结果表明:(1)断裂整体分形维数与北西向断裂分形维数具有良好的一致性,北西向断裂对峻德井田冲击地压控制作用的程度较高,北东向断裂次之。(2)不同走向断裂的分形维数不同,表明不同走向断裂在空间展布上表现出明显的差异性,反映了分形维数与断裂构造复杂程度呈正相关,即分形维数越大,断裂构造空间分布特征越复杂,越容易诱发冲击地压。(3)区域内的构造复杂程度越高,构造应力集中程度越高,煤层冲击地压主要发生在高应力区,表明构造复杂程度与构造应力集中程度一致性较高。研究成果从分形维数角度对断裂构造进行定量分析,为冲击地压危险性预测及防治提供了新思路。

云南永胜古滑坡堰塞湖沉积物粒度多重分形特征及其指标适用研究

本文以云南永胜县下院滑坡堰塞湖沉积物为研究对象,依据粒度测试结果采用传统粒度指标与分形理论相结合的方式对其沉积环境进行系统化研究,探讨各传统指标在堰塞湖沉积解析中的适用性,探索多重分形理论在沉积学中的应用价值。研究结果表明:①堰塞湖沉积物粒度统计参数明显不同于其他环境下的沉积物,具有河湖相沉积独特的分布曲线形式、分选状态和分形特征。优势粒级在分形计算中起主导地位,全局分形维数与分选系数有着良好的对应关系。不同的分形维数对应着不同的堰塞湖沉积条件,分形维数在堰塞湖粒度解析中有着很好的运用前景;②多重分形结果显示2种不同时期的堰塞湖沉积物均以高聚集度组分为主体,表明粒径分布集中,反映出堰塞湖沉积过程中水动力的稳定性,沉积来源的唯一性,进一步证明了该堰塞湖曾长期存在。细粒组沉积粒径分布范围较窄,分布相对集中,优势粒组多但单个含量低,尾端含量低,内部分异较大;粗粒组分布呈局部集中整体分散的趋势,高聚集度粒组数量少但含量高,低聚集度粒组数量多但单个含量低,呈现中间高,四周低的特点。③多重分形分析表明Δα、Δf在沉积物粒度分析中能够解析粒组内部分布特征,具有传统指标不可替代的作用,D_(0)和D_(1)两者结合可作为沉积环境解析的替代指标,与其他q阶多重分形联合可进一步作为堰塞湖解析指标,而D_(1)/D_(0)和D2则存在一定局限。

基于分形维数的白细胞图像特征提取研究

为了开发骨髓细胞涂片中白细胞的自动分类及计算机辅助诊断系统,基于分形理论提取了不同类型白细胞的分形维数。首先通过计算原始图像和特征灰度图像的分形维数实现第一次的粗分类提取,然后采用多重分形奇异谱方法进一步完成了细分。识别结果表明,经过两次分类提取获得了较准确的白细胞分类信息,该方法是有效的、可行的。

基于分形维数特征的原木漏节图像的研究

采用X射线法透射木材，根据检测透射物体后射线的强度差异，建立木材X射线的分形模型。采用计算盒子维数的方法对原木漏节X射线图像进行有效的边缘检测，用分形维数D的大小来定量描述原木漏节图像的不规则程度，以确定缺陷所在。研究表明背景部分与边缘部分的分形维数存在一定程度的差别，正常部分分维数值大约在2．0073左右，漏节边缘分维数值大约在1．4000～1．9000之间。

基于几何活动轮廓与分形盒维数的图像分割

针对传统几何活动轮廓(GAC)模型不能实现自适应分割,且容易出现边界泄漏和演化时间较长的缺点,提出了一个基于GAC与分形盒维数的图像分割算法。该算法结合了图像信息(图像分形盒维数)和演化曲线的位置,用与演化曲线内外区域分盒维数相关的演化速度v(D)代替传统GAC模型中的常量速度v。实验结果表明该算法可以使演化曲线根据其位置自适应地向内或者向外运动,减少了分割时间,并且在一定程度上减少了边界泄漏。

基于分形维数的肺部软组织CT图像的纹理特征研究

采用差分盒计算方法对人体肺部正常组织和病变组织CT图像的纹理特征进行了详细的研究 ,发现它们之间存在一定程度的差别 :正常肺部软组织CT图像的分维数值大约在 2 .18左右 ,而癌变软组织CT图像的分维数大约在 2 .30左右 ;同一脏器软组织的分维数值与它们所处的位置无关 ,只与组织所表现出来性质有关 ,即 :是正常组织还是癌变组织 ;正常肺部软组织的分维数值小于病变组织的分维数值 ;

基于数字图像的水果分形维数特征

为了定量描述仿球形水果表面轮廓间的差异,用周长-面积法研究水果的分形维数特征.取大小不同的温州蜜柑20个、麻阳冰糖橙17个和红富士苹果18个,设置3种水果花萼面和侧面2个方向上数字图像红色或蓝色分量阈值,将水果区域内外的红色、绿色、蓝色分量分别置为0和1,得到水果二值图像.以水果区域细化后的边界像素数和区域内像素数分别作为水果的周长和面积,以周长-面积法求得3类水果2个方向的分形维数.结果表明,3种水果花萼面的分形维数均比其侧面的分形维数小,花萼面分形维数间差异不明显,但侧面分形维数差异明显,表明仿球形水果的外形特征可用花萼面分形维数和侧面分形维数反映,但主要指标是侧面分形维数.

分形几何的特征及其维数

本文介绍了分形几何发展的三个阶段 。

心脏磁共振分形分析评估肥厚型心肌病心肌小梁特征的初步研究

目的探讨心脏磁共振分形分析技术评价肥厚型心肌病(HCM)左心室心肌小梁复杂性的可行性,研究小梁复杂性与左心室心功能的关系。资料与方法回顾性分析2020年8月—2022年12月南昌大学第二附属医院收治的80例HCM患者和80名志愿者(对照组)。测量HCM组与对照组心功能参数及左心室心肌小梁分形维数(FD),比较两组左心室整体FD、最大基底FD、最大心尖FD的差异,采用受试者工作特征曲线评价FDs诊断HCM的效能,分析FDs与左心结构及功能参数的相关性。结果HCM组左心室整体FD高于对照组,差异有统计学意义(1.303±0.047比1.229±0.026;t=12.387,P<0.001)。左心室整体FD鉴别HCM与对照组的诊断效能最佳,以1.251为诊断HCM的最佳截断值时,曲线下面积为0.933(95%CI0.896~0.969)。左心室整体FD与最大室壁厚度及心肌质量指数呈正相关(r=0.686、0.687,P<0.001),平均心尖FD与左心室射血分数呈正相关(r=0.520,P<0.001)。结论心脏磁共振分形分析技术得到的FD对诊断HCM有明确价值,并与左心结构及功能存在相关性。

基于分形维数和小波域特征的计算机生成图像检测算法

针对自然图像与计算机生成图像在统计特征上存在的差异,提出一种基于分形维数和小波域特征的计算机生成图像盲鉴别算法,该算法基于统计特征对图像进行真伪识别.在使用支持向量机作为分类器的情况下,对800张标准图像进行实验的结果表明,该算法对计算机生成图像检测准确率达96.5%,明显提高了计算机生成图像的识别精度,为数字图像的真实性提供了保证.

致密砂岩储层微观孔喉结构及其分形特征

孔喉微观结构定量评价一直是致密砂岩储层研究的热点和难点。以分形维数为突破口,在鄂尔多斯盆地子长地区不同井中采集了上三叠统延长组长6段12个岩心样品,通过扫描电镜、铸体薄片、高压压汞等实验方法以及分形理论对致密砂岩样品的孔喉结构及其分形特征进行了研究。结果表明,研究区致密砂岩储层的孔隙类型主要由剩余粒间孔、溶孔和晶间孔组成。总分形维数与孔隙度和渗透率存在良好的负相关性,表明研究区致密砂岩储层孔喉结构的复杂程度和非均质性对物性具有一定的影响。中孔的分形维数与孔喉结构参数的相关性更好,表明中孔的非均质性和表面粗糙度主要影响储集空间和渗流性质。致密砂岩储层的品质与分形维数呈明显的负相关关系,越有利于油气富集的储层,其分形维数越小。

复合材料热结构孔隙缺陷表征与分形维数评价

受制备工艺约束,复合材料热结构内部的基体会存在不可忽视的细观孔隙缺陷。本文基于航天材料及工艺研究所制备的热结构CT图像开发了一种能够识别基体细观缺陷的机器学习模型,通过将注意力机制模块与深度学习框架进行结合,利用注意力机制模块能够关注特定预期分割目标区域的特点,实现对热结构CT图像进行图像分割,试验证实本方法能够识别局部细观孔隙等缺陷,提升图像分割的精度。为了定量分析缺陷的几何形貌,本文提出采用分形维数对其进行表征,最后重点研究热结构制造缺陷的形貌定量分布规律。

基于分形维数的复杂图像特征提取方法

提出了一种通用的图像特征提取方法 ,这种方法运用分形维数可以表示曲线的复杂程度的特性来提取图像纹理特征 ,它具有计算简单、物理意义明确、抗干扰能力强的特点 .证明了对于离散函数图像在一定条件下可以采用与连续函数图像类似的方法求分形维数 .最后给出了一个应用实例表明不同复杂程度的纹理其频谱曲线的分形维数是不相同的 .

基于宏观和微观分形几何的气敏传感器

灵敏度和检测下限是气体传感器的关键性能指标。文中基于分形几何设计传感器宏微观结构提升灵敏度和检测下限指标。在宏观结构上,基于Koch雪花柱和Menger海绵设计传感器基底结构,利用分形基底增加有效接触面积以提高气敏性能。在微观结构上,引入分形维数表征薄膜的微观结构和性能,制备了不同含量Au/MWCNTs传感器在不同温湿度下以NO2为目标气体进行测试。分形分析和实验结果表明,分形维数可以表征薄膜的气敏性能,具有分形基底和40%Au/MWCNTs膜的传感器具有最高的分形维数和灵敏度,是传统结构(圆柱体)和MWCNTs膜的9倍以上。

基于分形维数对肝脏CT图像的纹理特征研究

目的 用分形维数刻画肝脏图像的纹理特征。方法 以差分盒计算方法计算肝脏CT图像表面灰度的分维数值。结果 正常肝组织CT图像表面灰度的分维数值小于癌变肝脏组织CT图像表面的分维数值。结论 (1)正常肝脏软组织的分维数值大约在2.35左右,而肝癌软组织的分维数大约在2.40;(2)同一脏器软组织的分维数值与它们所处的位置无关,只与组织所表现出来的性质有关,即:是正常组织还是癌变组织;(3)分维数值从某种意义上代表了组织的一些纹理特征。

一种基于分形维数的图像相似性检索特征

本文描述了一种采用小波包分解子带图像分形维数作为图像纹理特征进行图像相似性检索的方法。首先对图像进行小波包分解,每一个子带图像的分形维数构成图像的特征向量用于图像的相似性检索。实验表明,该方法计算速度快,在特征向量维数极少的情况下,该特征对于描述方向性和结构性较好的纹理具有良好效果。

鄂尔多斯盆地中东部本溪组深部煤岩分形特征与成储机理

对鄂尔多斯盆地石炭系本溪组8^(#)深部煤岩的代表性样品的煤岩工业组分、物性特征、孔隙特征进行实验分析,进而结合分形维数的方法对煤孔隙的非均质性展开研究,明确了煤岩工业组分对储层的影响机理。研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆地中东部本溪组8^(#)煤岩的渗透性能和孔隙连通性较好,中上部煤岩的煤岩工业组分和储层物性优于下部;(2)研究区分形维数较高,孔隙结构复杂,储层非均质性较强,当灰分<20%时,少量矿物填充孔隙和裂隙,使得孔隙结构复杂程度减弱,储层逐渐均一,当灰分>20%时,大量的杂质矿物胶结和填充孔隙和裂隙,导致储层的非均质性增强;(3)煤岩的孔隙度受到灰分和热演化程度的影响,当灰分含量较低时,由于高热演化程度的煤发育大量的微孔,孔隙度升高,但会导致孔隙结构复杂,非均质性增强;(4)结合实验结果和工业组分对深部煤层气体扩散、运移影响进行研究,建议以低灰分低水分(A_(d)<20%,M_(ad)<2%)的中上部煤岩层段为优质深部煤层气开采层段。

基于分形特征与聚类分析的储层孔隙分类评价

针对霍10井区紫泥泉子组储层孔隙结构特征研究薄弱这一现状,以分形几何理论为基础,以物性测试、扫描电镜(SEM)、X衍射分析、高压压汞测试为手段,开展储层孔隙结构特征分析,建立分形模型,确立评价参数优选原则,应用快速聚类方法对孔隙结构进行分类,最后通过毛管力曲线及贝叶斯判别法验证分类结果。研究表明:霍10井区紫泥泉子组储层孔隙结构复杂,主要发育原生粒间孔及剩余粒间孔,有少量粒内溶孔、微裂缝;整体呈中低孔(特)低渗;根据高压压汞参数建立分形模型,利用分形维数可较好表征孔隙结构非均质性;优选出8个参数进行快速聚类,将孔隙结构分为三类,经毛管力曲线与贝叶斯判别验证,该方法分类效果明显,正确率达98%。