图像分形维数的差分盒方法的改进研究

分形可以提供大量关于自然景象复杂程度的信息,差分盒算法作为一种图像分形维数提取算法被广泛应用。针对差分盒算法计算精度不高和计算量大等问题,基于动态规划和残差分析的思想,提出了改进的差分盒分形维数计算方法。实验结果表明,该算法能够有效地区分不同类型的地貌,能够应用于遥感图像的地物分类。

应用改进差分盒维数法对木材表面粗糙度的三维表征

为解决木材表面粗糙度检测过程中,轮廓算术平均偏差测量值依赖于木材纹理方向和采样位置,波动较大等问题,提出采用分形维数描述木材切削表面三维特征的方法。经实验获得水曲柳(Fraxinus mandshurica)、樟子松(Pinus sylvestris )木材的锯切表面图像,对图像进行灰度处理;借助奖励窗口灰度值算法提高图像窗口中的灰度值利用率,优化差分盒维数算法的精度;利用改进差分盒维数算法计算水曲柳、樟子松木材锯切表面的分型维数。结果表明:木材锯切表面灰度图像在计算尺度范围内具有很好的分形特征,改进差分盒维数法计算的分形维数能更可靠地表征木材加工表面的三维形貌;利用分形维数作为评价指标,可以定量地描述木材加工表面粗糙度,其数值与轮廓算术平均偏差值呈现较高的相关性。

基于差分盒维数法的水工钢结构腐蚀率检测

腐蚀率是水工钢结构安全检测的重要内容。本工作运用差分盒维数法,对水工钢结构腐蚀图像进行数据处理,提出腐蚀率-DBC维数检测方案,实现腐蚀率的计算机快速检测,改进腐蚀率检测困难的现状。试验表明,该方法具有较高的精确度,可以用于腐蚀检测。

差分盒维法在焊缝边缘检测上的应用研究

提出了利用分形几何的盒子维数检测焊缝图像边缘的方法,分析并比较了各种计算盒子维数方法的优缺点,利用焊缝X射线图像进行实验,结果证明差分盒维法(DBC)检测焊缝边缘效果较好,能得到单一、连续的焊缝边缘和其内包含的缺陷边缘。

红外图像差分盒维分形算法的FPGA实现

差分盒维分形算法作为一种红外图像分形维数提取算法广泛应用于红外图像目标检测跟踪算法中。针对其计算量大,单DSP无法单帧实时实现的缺陷,利用FPGA并行流水特点,采用模块化设计思想设计并实现了差分盒维分形算法,算法主要由四点极值计算模块和使能控制模块及对数计算模块组成。四点极值计算模块计算图像分割网格像素灰度极值,使能控制模块控制网格内像素灰度极值的计算开始时刻,而对数计算模块计算每一尺度下的分形维。仿真结果表明:采用FPGA实现差分盒维分形算法处理延时短,最高系统主频可达126 MHz,满足实时处理的要求。

一种新的网格重叠差分盒分形模型

分形维数一个最重要的特性是其维数大小与人眼感觉图像表面的粗糙程度有很大的相关性,分形在图像的纹理分析、图像的分割与分类等方面有着很多成功的运用。在基于分形理论提出的分形维数的估计方法中,差分盒法是一种经常被使用的分形维数估计技术。研究发现差分盒法对细致纹理的最小二乘法线性拟合度比较好,但是对较为粗糙的纹理其最小二乘法的线性拟合度不够理想,估计出的分形维数往往失真。为了解决这个问题,提出了一种网格重叠差分盒模型,用以计算差分盒的盒子数的网格在一定程度上重叠,计算整个图像统计自相似意义上的盒子数,其最小二乘法的线性拟合度比较好。为了进一步提高差分盒的盒子计数精度,提出了非整数盒子计数法,修正了缩放尺度,试验证明其能更真实地反映纹理的分形维数。

基于差分盒维数的空间目标图像分割算法

基于差分盒子维数提出了一种针对空间目标的图像分割算法。首先根据空间环境目标自然背景与空间目标人造结构的特点差异,从分形理论的相似性上对星空背景进行分析,利用像素邻域灰度方法得到目标和背景的边界。其次,在对给定阈值及该阈值下图像的差分盒维数关系进行分析的基础上,提出基于灰度方差的阈值选择方法。最后给出空间目标图像分割算法的流程,通过诸多仿真空间图像处理验证该分割算法是有效的。

基于改进差分盒算法的织物疵点自动检测方法

根据织物检测的实际情况需要,提出了基于差分盒算法的改进算法,在使用Brodatz纹理库样本的前提下,分别在盒子高度确定、盒子总数统计以及网格中盒子数量确定3个方面进行改进,在算法时间和精度两项上,对经典差分盒算法和改进算法进行了比较,对比得出了改进算法的时效性;还应用了改进差分盒算法对3种常见纹理的疵点织物进行了计算,以确认疵点织物,并验证了改进差分盒算法;实验通过检出率、误检率、漏检率和检测精度4个检测精度参数表明,改进的差分盒算法可以有效地区分疵点织物和正常织物,该方法具有很强的实用性。

基于改进差分盒维数的烟雾分割方法

针对森林背景与烟雾的分形纹理结构的不同特性,提出了改进差分盒维数的烟雾分割方法。首先,在已有的差分盒维数算法基础上,扩大子窗口的选择范围,计算每个像素的分形维数值并分析得到的其分形特征数据;然后,选择合适的阈值对像素进行分类,筛选出符合烟雾特征的像素,从而实现烟与森林背景的分割;最后,应用形态学中膨胀算法进行连通处理。实验结果证明,基于改进的差分盒维数方法对以树木为背景的烟雾图像具有较好的分割效果。

基于频域增强和差分盒维数的早期火灾烟雾图像分割

根据烟雾的半透明性特征和分形性质,提出一种基于频域增强和差分盒维数的烟雾图像分割算法。首先,利用小波变换空-频域的特性,通过对图像多层分解后小波系数的加权处理得到烟雾纹理增强图像;然后,运用差分盒维数方法遍历图像,计算出各像素分形维数值,由阈值法得到烟雾分割图像。最后,通过形态学膨胀运算使分割图像更加完整。实验结果表明,该算法能有效利用小波频域增强的特点,减小烟雾薄弱区内背景的影响,使该区域烟雾的分形维数更多地集中于阈值内,提高了烟雾分割的准确性。

一种改进差分盒维法提取齿环分形特征的研究

同步器齿环具有不规则和一定的统计自相似性的特征,可用分形方法中的分形维数对齿环图像进行描述,并将维数作为测量特征实现齿环缺陷识别。差分盒维法计算齿环图像维数时,结果会受到背景和摆放角度的影响,导致正常与缺耳齿环的维数结果存在交叉现象。针对这个问题,在研究和分析差分盒维数法的基础上提出一种改进差分盒维法,即利用概率和图像旋转消除图像背景和被测物摆放角度的影响,提高维数计算精度。通过改进差分盒维法对正常与缺耳齿环的分形维数计算与分析,可消除图像背景和摆放角度对维数产生的影响,实现了用齿环分形维数作为识别特征量对缺陷齿环的识别。

基于改进差分盒维数法的混凝土细观损伤定量研究

为了从细观角度定量研究混凝土材料的宏观力学特性,以单轴压缩条件下获得的混凝土CT图像作为研究对象,应用差分盒维数法(Differential Box Counting method,或DBC)对混凝土破损过程进行了定量描述.在分析传统差分盒维数法优缺点的基础上,提出了改进的差分盒维数法(Improved Differential Box Counting method,或IDBC),并分别用DBC和IDBC方法对混凝土破坏过程中4个断面不同应力阶段CT图像进行了对比分析.分析表明,IDBC方法计算所得分形维数的标准差、方差和拟合误差均较小.说明用IDBC方法算出的分形维数较DBC方法更为准确.因此用IDBC方法计算得到的分形维数建立了损伤变量表达式,并计算得到了4个断面各个应力阶段的损伤变量.结果表明加载初期试件完整,损伤变量为0,随着应力增大,由于混凝土内部孔洞经历了压密的过程,损伤变量稍有减小,随后一直增大直到混凝土完全破裂时损伤变量达到最大.损伤变量的变化能够较好地反映出混凝土材料损伤演化规律,可将其作为定量的损伤状态参数来描述混凝土在单轴压缩条件下裂缝的演化过程.

基于差分盒维数的彩色烟雾图像识别

提出了利用差分盒维数与颜色特征相结合的图像识别方法来将彩色烟雾图像从森林背景中识别出来。该方法首先用差分盒维数算法来计算整幅图像的分形维数值并基于该值对图像进行分割,再以RGB空间的烟雾颜色特征为依据,对差分盒维数方法分割出的区域进行判别,识别出烟雾区域。为改善算法的计算精度,提高算法运算速度,提出了减少子窗口内盒子的覆盖数量、改变子窗口内灰度等级的改进算法。仿真实验结果表明,基于改进的差分盒维数方法,不仅运算速度提高近50%,而且能够更好地反映图像表面的纹理信息。再结合颜色特征能从森林背景中准确的识别出烟雾。该方法可用于森林火灾的预警。

基于盒差分滤波器的脉冲检测算法

为了估计脉冲的到达时间和脉冲宽度,将图像处理领域的边缘检测思想应用于电子对抗中的脉冲信号检测问题,提出了一种基于盒差分(difference of boxes,DOB)滤波器的脉冲边沿检测算法。推导并给出了算法的基本流程,仿真分析了不同滤波器阶数和不同信噪比条件下的脉冲检测结果。仿真结果表明,该算法的检测性能优于能量检测算法,但检测采用的DOB滤波器大小不能大于脉内信号的采样点数。

基于差分计盒法和数学形态学的路面裂缝分割和提取方法

路面裂缝检测是道路维护工作的重要内容之一。分维数可以很好地表现裂缝的特征。在差分计盒方法计算图像分维数的基础上,提出了一种改进算法;并将其应用到路面裂缝图像的阈值化。再结合数学形态学中的膨胀、腐蚀、开和闭运算以及底帽变换,采用多个合适的结构元素,在阈值化的裂缝图像基础上进行裂缝骨架提取,并去除噪声和毛刺,将利用该方法得到的检测结果与利用最大类间方差法和Canny算子得到的结果比较,表明该方法能够很好的实现路面裂缝的分割和提取。分割提取的裂缝位置准确,抗噪性能改善,更具实用性。

基于盒差分滤波的侵彻引信计层信号预处理方法

针对长径比大的战斗部高速侵彻多层目标时,存在层与层之间的过载相互粘连,侵彻引信难以准确计算层数的问题,提出了基于盒差分滤波的侵彻引信计层信号预处理方法。该方法将图像处理中的盒差分滤波的边缘检测思想用于侵彻引信对战斗部穿靶过载的计层信号预处理中,将交流耦合后的原始数据按盒差分进行卷积递推后再进行低通滤波,从而实现对穿靶过载上升沿和下降沿的检测。仿真实验结果表明,经过处理后的层信号前后沿明显,具有较好的分层特性,再结合阈值法可以有效地识别出战斗部的入靶出靶。

基于差分计盒维数的分形图像编码方法

提出了一种利用差分计盒维数 (简称DBC ,一种估计分形维数的方法 )新的分形图像编码方法 ,该方法利用DBC来寻找一个与值域子块在分形维数上最接近而且与其差别小于某一预定阈值的定义域子块 .这种方法的优点在于能够有效减少搜寻对应于某一值域子块的最佳定义域子块及最佳变换的搜索空间 .

用盒子维评估红外烟幕对舰船目标的遮蔽效果

红外烟幕是防御红外成像制导武器的一种重要的对抗手段,其对待保护目标的遮蔽程度直接影响制导武器的作战性能。本文用盒子维来评估红外烟幕对舰船目标的遮蔽程度,探讨了差分盒维数计算中涉及的关键问题,包括线性尺度区间、盒子数的统计等,给出了精确、有效的盒子维计算方法,最后采用新方法计算受干扰舰船目标图像区域不同时刻的分维数,实现红外烟幕对舰船目标遮蔽程度的有效评估。

基于图像分形维数估计的最小盒计数法的研究

通过对估计图像分维数的差分盒计数法的深入研究,发现差分盒计数法估计覆盖分形曲面的盒子数可能出现“空盒子”被计数,从而导致盒子数偏多而生产冗余,使得差分盒计数法估计数字图像的分维数不具有普遍适用性,特别是对那些曲面变化较剧烈的分形图像更为突出。为此,提出了具有普适性的有效估计图像分维数的最小盒计数法和采用逐段搜索法寻找分形无标度区的方法,并通过对XLPE电力电缆局部放电灰度图像和Brodatz纹理图像分维数估计的实例分析进行了验证,验证表明,基于分维估计的最小盒计数法可以用来对电力电缆局部放电信号灰度图像进行模式识别。

高级加密标准的差分特征

通过对美国高级加密标准(AES)特点的分析,引入差分特征输入差分活性盒分布图的概念,给出了一种计算AES差分特征的方法,从而使得计算AES的多轮差分特征成为可能.并且给出了用这种方法获得的AES3～12轮高概率的差分特征,其中3、4轮差分特征的概率与理论值相符.到目前为止,本文给出的3～12轮差分特征概率是所有已知的AES的多轮差分特征概率中最大的;并且首次给出了AESr(3≤r≤12)轮最大概率差分特征的差分活性盒数目范围及概率上界.