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。

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。

磨粒群盒维数计算过程中的参数优选法

针对磨粒群盒维数计算精度偏低的问题,提出盒维数计算过程中的参数优选法。研究图像大小、盒子尺寸边界、统计盒子方式、盒子尺寸增长方式对分形维数的影响规律,利用正交试验确定各因素对盒维数影响的主次顺序,得到影响因素的参数优选组合。计算验证表明:图像大小为500×500像素,盒子尺寸从1像素增长至整个图像大小,统计盒子引入的比例参数为0.4,盒子尺寸以2,4,6,8,…,2n等差增长时,盒维数计算精度能得到有效提高。

计盒维数法在云雾遥感监测中的应用研究

在简要阐述了分形理论的基础上,运用较为常用、计算较为简便的计盒维数法,尝试从一个新的角度来研究云雾遥感监测技术,取得了一些有益的结果.将计盒维数法与其它方法结合起来进行雾的识别和分离,在实例中取得了较好的效果.

彩色图像分形维数的计算方法

分形维数是描述图像复杂性的一种重要测度,广泛应用于图像特征提取及图像分类、分割和检索等方面。多种黑白图像和灰度图像的分形维数计算方法已被提出,但其中很少有适用于彩色图像的分形维数计算方法。把计算灰度图像分形维数的差分盒维法扩展到欧氏五维空间,提出了一种简单且易实现的计算彩色图像分形维数的方法。实验结果表明,提出的方法能够捕捉到彩色图像纹理的复杂性,在识别彩色图像粗糙度变化和计算精度方面优于其它算法。

基于三维的摩擦表面分形维数计算方法

利用二维表面形貌计算分形维数具有随意性和不确定性。采用分形布朗法、原始盒维数法、改进差分盒维数法和小波变换法计算标准三维曲面的分形维数值,并与标准值进行比较,得到误差较小的三维表面分形维数计算方法。计算结果表明:盒维数法计算结果误差最大,受采样点数量的限制,选择的尺度不能太大,只有在小尺度时,才具有较好的直线性;小波变换法误差较小,但计算复杂,且使用的滤波器不同结果也不同,因此选择合适的滤波器非常重要;分形布朗法直线性较好,误差也较小,误差基本在3%以内,是计算三维摩擦表面分形维数的合适方法。

Sandbox法求沥青混合料空隙分形维数

将沥青混合料横向剖切面图像用Matlab软件处理,分割出空隙的二值化图像并计算空隙分维数。在求沥青混合料空隙分维数时大多采用计盒维数法,然而此方法在网格划分的过程中对图像的尺寸有严格要求,并且背景区域对沥青混合料横向剖切面图像的计算结果有一定的影响。为此提出采用Sandbox法求空隙分维数,不用考虑网格划分及背景区域对分维数的影响,且能真实的表达出沥青混合料横向剖切面空隙分维数的实际意义。通过Matlab编程运算,用Sandbox法求沥青混合料横向剖切面的空隙分维数为1.146,其结果符合多数文献中给出的范围,其求解过程更加简单方便,值得研究和推广运用。

利用变换法计算颗粒动态散射光分形维数

颗粒的动态散射光具有分形特征,可以利用分形维数进行描述.本文分析了变换法在计算颗粒动态散射光分形维数中的应用,利用该法计算了不同温度下粒径为60nm,90nm,200nm,300nm,450nm的聚苯乙烯标准颗粒动态散射光的分形维数,并与盒维数法进行了比较.

片岩隧道围岩稳定性与断面轮廓分形维数关系

在薄层状片岩隧道中,隧道超欠挖对于围岩稳定性有一定的影响。通过Python编程,采用盒维数法计算断面轮廓分形维数的方法,对某隧道10个超欠挖断面进行分形维数的计算。并通过数值模拟的方法,计算了薄层状片岩隧道在超欠挖状态下拱顶的应力集中系数和最大位移影响系数,作为评价围岩稳定性的指标。结合分形理论建立的断面轮廓分形维数与薄层状片岩隧道围岩稳定性关联模型,发现分形维数和围岩稳定性的最佳函数关系为线性关系,回归系数为0.87;而超欠挖百分比与二者并没有直接的线性关系。研究此种围岩条件下隧道超欠挖与围岩受力状况之间的规律关系,对指导薄层状片岩中隧道的开挖有现实意义。

历史建筑分维算法及其演变研究

将分形理论应用于建筑研究领域中,从而探究建筑发展的深层数学结构,借助分形理论中的计盒维数法,对19座各历史时期的经典建筑进行建筑立面的分维数测算,得出建筑演变的分维数变化趋势,进一步结合历史文化发展背景,可以发现建筑立面分维数的变化与其所处时代的对建设艺术的认识观念演变大致吻合。

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。

基于三维体视分析技术对金属断口的分形研究

金属断口包含金属材料的性质、性能及服役过程的重要信息,是金属断裂定性分析、定量表征的关键证据。研究证明分形维数与材料断裂参数密切相关,但传统二维图像分析难以全面揭示断口特征。为了更深入了解断裂机制和材料性能,三维形貌技术逐渐成为研究热点。在分析仪器中三维体视显微镜可以提供更便捷、更准确的断口信息,进而通过计算分形维数推测材料断裂性质。其中计盒维数分析方法具有易于实现和理解、应用范围广、稳定性好、可解释性强等优势。利用三维体视显微镜和MATLAB程序获取断口三维形貌并计算分形维数。实验表明,拉伸断口抗拉强度和屈服强度与分形维数呈负相关,冲击断口的冲击值与分形维数呈正相关。

基于分形插值的三维路面重构与分析

原始精细的路面谱是研究车辆与路面耦合的重要基础,对车辆的通过性和噪声、振动及不平顺性NVH(noise,vibration and harshness)分析有重要的应用价值。为了构建与原始路面相同或相近的路面谱,利用非接触式激光路面不平度仪测量沥青路面、水泥路面、比利时路面和砂石路面的三维路面不平度;基于分形理论,采用迭代函数法重构这四种路面谱;结合路面不平度的统计特性评价指标和分形维数对四种路面的原始谱和重构谱进行评价。研究结果表明:重构前、后路面谱的平均值、标准差、峰度系数以及分形维数变化范围在±5%以内,除水泥路面的偏态系数变化范围均在±9%以内,重构路面谱与原始谱具有一致性;重构路面谱保持了原始路面的结构特性,并具有路面的细微结构。

钢中夹杂物的分形维数

应用分形理论的盒维数法对钢中非金属夹杂物颗粒外缘的分形维数进行了分析计算,得出了各类夹杂物颗粒外缘分形维数的具体范围,并对维数与夹杂物特性的关系进行了分析。

自相似性和分形维数在风场分析中的应用

通过探究风速时间序列的自相似性和分形维数,将分形学运用到湍流风场分析中,从风速时间序列的局部与整体关系和风速时间序列的分形维数2个角度解决选用湍流风谱模型时存在的盲目性问题.选用某一风场风速时间序列,基于Kaimal、Von Karman、SMOOTH和NWTCUP湍流风谱模型得到风速时间序列,采用Hurst值验证风速时间序列的自相似性,用计盒维数法计算风速时间序列的分形维数.结果表明:不同的湍流风谱模型具有不同的分形维数,湍流风谱模型可定量描述;风速时间序列内部波动不是随机的,是有自相似性的长程相关过程;分形维数与参考风速有关.

基于分形理论研究钢包底吹过程夹杂物的分形维数

依据相似理论,以LF精炼炉为研究对象,在不同时间节点拍照,采用图像分析软件(Iamge Pro-Plus)、Matlab软件和分形理论中计盒维数法,对液相中的不规则单颗粒及团聚体的分形维数进行计算,研究了不同流量下夹杂物粒子实际上浮速度与粒子边缘分形维数的关系。结果表明,盒维数求斜率法均可精确地求出夹杂物的分形维数,夹杂物的形貌越复杂,分形维数越大;增加吹气量,有利于夹杂物的碰撞团聚,使团聚体的分形维数变大;夹杂物的分形维数与实际上浮速度呈正相关,这与采用分形维数和动力直径计算的理论值基本一致,说明该方法是准确可行的。

引入分维值进行南京市区土地利用分类

采用盒维数法计算研究区各土地利用类型的分维值,得到分维特征图像,并将它和另外几个波段一起参与研究区的监督分类,和不考虑分维值的监督分类比较,在本研究区,精度提高比较显著的是居民地和林地,保持了交通用地和水域的高分类精度,对园地和耕地没有明显的改善效果.结果表明,加入分维信息可以在一定程度上提高图像监督分类的精度.

基于分维值的林区小班类型计算机自动识别

以长白山金仓林场的TM卫星影像为数据源,将采用常规的计盒维数法计算得到的分维特征图像参与研究区的监督分类,和无分维信息的监督分类相比较,阔叶林的分类精度提高显著,非林地中的农田和建筑用地分类精度有一定提高,针阔混交林和针叶林的分类精度提高不明显。结果表明,加入分维信息可以在一定程度上提高图像监督分类的精度。

弧形绝缘子金属连接环局部机械损坏识别仿真

弧形绝缘子金属连接环通常安装在电力设备上,由于其所处的环境复杂,且存在各种环境干扰因素的影响,使得其局部出现机械损坏时,识别结果不准确。为了精准识别连接环局部机械损坏,提出一种弧形绝缘子金属连接环局部机械损坏识别方法。通过形态学开—闭重构运算对弧形绝缘子金属连接环图像展开建模,使用差分运算获取差分图像,并结合最大熵值法对其分割。根据弧形绝缘子金属连接环的特点,排除非损伤部分对图像识别的干扰。采用基于分形理论的差分盒维法,将图像划分为多个子块并计算其分形维数值,并判断图像是否在数值范围内,从而实现对连接环局部机械损坏的识别。实验结果表明,所提方法可以精准识别弧形绝缘子金属连接环局部机械损坏,具有比较强的适用性。