An image retrieval system based on fractal dimension

This paper presents a new kind of image retrieval system which obtains the feature vectors of images by estimating their fractal dimension; and at the same time establishes a tree structure image database. After preprocessing and feature extracting, a given image is matched with the standard images in the image database using a hierarchical method of image indexing.

Improved Fractal Method for Singularity Detection in Fingerprint Images

A new technique that uses Discrete Fractal Brownian Motion to describe a fingerprint is presented. By computing certain fractal parameters, a fingerprints core and delta fields can be roughly detected. Experimental results demonstrate this method to be not only more efficient than the single fractal dimension method, but also more noise resistant than the traditional schemes.

基于计算机视觉的片烟形状测量方法

为准确描述片烟形状,基于计算机视觉提出了一种片烟形状测量方法。采用基于Mean-shift均值漂移算法的图像分割方法实现图像中片烟区域的初步提取,利用形态学梯度算法精确提取片烟轮廓。分别使用分形维数和傅里叶描述子两种方法对片烟形状进行定量描述,并以一组形状各异的片烟为测试对象,对分形维数和傅里叶描述子形状描述能力进行了分析实验。结果表明:对于不同形状的片烟,分形维数与傅里叶描述子的取值差异明显,且两种方法的取值随着片烟形状差异的扩大而增大,表现出单调性,验证了两种方法对片烟形状均具有可靠的描述能力。将两种形状定量方法同时运用于片烟形状测量系统,能够有效评价片烟形状。

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。

一种基于纹理特征的卫星遥感图像云探测方法

针对卫星遥感图像中的云探测问题,提出了一种有效的纹理特征分析方法。该方法使用反映图像灰度性质和空间关系的分形和灰度共生矩阵两类纹理,分别来描述云区域和无云的下垫面区域,并从这两个纹理的共5个特征参数构成的多维空间中简化出最小的二维分类空间,使该空间能够完全地区分卫星遥感图像中的云和各种下垫面,利用它设计的线性分类器可以高效地实现云的自动探测功能。大量实际图像测试结果正确率达到98%,证实了该方法的有效性。

融合分形几何特征Resnet遥感图像建筑物分割

针对遥感图像建筑物易受背景中道路、树木、阴影干扰而导致分割边界不清晰的问题,提出了一种融合分形几何特征的Resnet网络。所提模型基于编码-解码框架,以Resnet网络为主干网络,在编码阶段中引入融合分形先验的空洞空间金字塔池化模块(FD-ASPP),利用分形维数捕获遥感图像的分形特征,增强了Resnet网络的几何特征描述能力。解码阶段提出一种深度可分离卷积注意力融合机制(DSCAF),有效融合高层次特征和低层次特征,获取更加丰富的遥感图像语义信息和位置细节信息。在WHU遥感图像数据集上的实验表明,精确率达到0.9448,召回率达到0.9462,F1分数达到0.9455,平均交并比mIoU达到0.9415。所提模型与FCN、Segnet、Deeplab V3、U-net、SETR和AlignSeg等现有建筑物遥感语义分割模型相比,具有更好的分割精度,有效克服了道路、树木、阴影等因素的干扰,得到了较清晰的建筑物边界。

长春季冻区路基土微观孔隙特征的定量评价

路基冻害一直是困扰东北季冻区道路建设的一个重要问题。长春冬季天气寒冷,在温度梯度作用下路基土中水分产生迁移和聚集,引起路基冻胀。春季路基解冻,集聚的冰晶体融化,路基土处于饱和或过饱和状态,承载力极低,在交通车辆作用下发生路面鼓包、弹簧、断裂和翻浆冒泡等现象,给交通运输和经济建设带来极大的危害。孔隙是水分迁移的主要通道,是影响路基冻胀主要因素之一,其特征决定土体的冻胀敏感性。本文利用WD-5配置联机图象处理系统的电子显微镜,通过图像定量分析系统,对长春季冻区路基土的微观孔隙作了定量评价。经过分析得出:3个土样孔隙直径均是小于5μm的占主导地位,都具备冻胀条件;试样水平和垂直两个方向的孔隙分布较均匀,孔隙为辐射状或网状结构,多为扁圆和等轴形状;孔隙形态分维数分析认为,分维数高,大孔隙含量多,孔隙分布比较简单,在研究范围内,有利于水分迁移,冻胀性较强。

Contourlet变换和分形维的图像特征提取与识别

针对图像单一特征量目标识别率不高的问题,提出一种基于Contourlet变换和分形维的特征提取与识别算法.首先对图像进行Contourlet变换(CT)得到低频子带和高频子带,然后计算低频子带的组合不变矩特征,同时通过代价函数挑选最优高频子带,提取高频子带的分形维特征并使用对比敏感函数(CSF)对不同高频子带的分形维数加权,最后将提取出的低频特征以及高频特征组合成复合特征向量,利用欧氏距离进行相似性度量完成图像目标物识别,该算法有效地融合了不变矩的全局不变性和Contourlet变换的多尺度、多方向局部细节特性.对比实验结果表明,该方法在各种变化条件下均具有较好的识别效果和运行效率,平均识别率达96%以上.

分形分维在遥感图像纹理分析中的应用

基于分形几何学的影像纹理分类是以影像纹理的分维值为最基本的分类依据，影像分维值不同则属于不同的纹理类型。介绍了三种计算影像分维值的算法和数学模型，应用结果表明。

分形图像的泛逻辑运算模型

泛逻辑学与分形理论是研究非线性自然系统的新兴科学,它们在复杂系统与计算机图像处理中已有良好的应用。论文首先给出了分形图像的测度选取原则与分维计算方法,然后利用泛逻辑学的基本原理,首次在分形图像中引入“泛逻辑”的概念。文章分析并建立了分形图像的“非与或”运算模型,并实现了分形图像的泛逻辑运算仿真系统,得到了良好的运算结果。这给分形图像的研究提供了一种新的思路,同时也拓展了泛逻辑学的应用领域。

新构造分异的地学信息分析——以山东半岛北部为例

水系图像空间特征与几何空间特征是新构造运动地表综合信息的反映,也是区域新构造差异的两种新的分析手段。新构造运动差异分析表明,山东半岛新构造运动受控于西侧的郯(城)-庐(江)大断裂,次级的NE-NNE向断裂则控制了整个半岛地区的E-W向差异运动。以NE向青(岛)-牟(平)断裂束为界,分为东、西两个新构造活动亚区。西部相对东部在新构造时期抬升,相对抬升幅度达30m以上。

数字图像中作物病斑形状分形特征提取

应用分形理论的计盒维数法在数字图像中研究了棉花不同病害病斑的形状分形特征,结果表明,棉花病害病斑的形状具有明显的分形特性,其形状的复杂性可用分形维数量度。不同类病斑的形状分形维数存在明显的差异,炭疽病病斑的分形维数为1.804±0.0214,轮纹病斑的分形维数为1.8951±0.0224,叶枯病病斑的分形维数为1.8740±0.0345。其可作为识别诊断病害的特征,利用病斑形状分形特征进行棉花病害的识诊断别,识别准确率达到81%以上。实验研究表明在数字图像中应用分形理论研究作物病斑的形状特征及应用病斑形状分形特征识别作物病害是可行的。

图像分形法研究多孔骨支架微观形态

为了研究多孔材料微观形态特征:孔隙率、渗透率的数学模型,为进一步研究数值仿真提供基础数学模型.采用分形数学和图形图像处理技术深入开展多孔材料分形维数研究.通过分形维数推导出多孔材料孔隙率φ,渗透率K的数学表达式;通过对6种羟基磷灰石骨支架微观形态的研究,得到6种骨支架的孔隙率、渗透率.通过与密度法得出的孔隙率对比研究,表明图形图像法得到的孔隙率数学模型行之有效,同时能从理论上计算出孔隙率和渗透率,简化了测量实验方法以及为多孔材料的数值分析奠定数学模型基础.

混凝土断裂能的研究

对断裂面进行处理,采集断裂面的数字图像,然后对数字图像进行分析,重新构成断裂面,通过图像求得断裂面的分形维数和真实面积,用于分析断裂能。在分析混凝土断裂能时,对水泥砂浆、骨料、水泥砂浆与骨料的粘结界面这3种不同性质的部分分别研究,汇总结果得到真实的断裂能。

基于分形维数的放牧地秃斑特征提取方法及其应用

通过野外数码成像获得放牧地秃斑图像,运用地理信息系统软件(ArcView GIS 3.2a)计算其面积、周长,以此为基础计算放牧地秃斑的形状指数及分形维数。运用该方法对放牧地秃斑的特征进行了实地测量,结果显示退化高寒嵩草草甸上放牧地秃斑具有典型的分形特征,形状指数和分维数分别为1.8和1.1,在形状指数相对变化率<5%和分维数相对变化率<0.5%的条件下,退化高寒嵩草草甸上放牧地典型秃斑沿边界走向最少插入点数为120。此方法具有快速、准确测定的特征,具有良好的实用性和可操作性。该方法的引入给解释放牧地秃斑出现的一些复杂问题提供了全新的技术途径,或将成为放牧生态学研究的创新性研究方法。

基于分形维数的纹理特征的提取与应用

从图像纹理特征入手,研究如何有效地抽取图像纹理特征对图像进行描述,基于目前常用的图像分形维数的求取方法来抽取特征,设计了基于纹理特征进行图像检索的系统。实验结果表明,分形维数为纹理特征算法能更好的反映图像的纹理特征。

一种基于分形的木材细胞图像特征提取方法

木材纹理图像的分形维数可以代表木材很多的纹理特征,它是木材树种的一项重要数字特征参数。为了提取木材纹理特征,提出采用改进差分盒子法计算木材纹理细胞图像的分形维数值。理论分析和实验结果表明:该方法能够提取木材纹理特征,并且能在一定程度上克服图像比例大小对于特征提取所造成的影响,是木材纹理特征参数提取的一种重要方法。

分维方法在肝癌超声图像纹理识别中的性能比较研究

研究描述超声肝图像纹理特征的分维方法。用14幅正常肝样本图像和14幅原发性肝癌样本图像检验并比较评估4种分维方法。用布朗运动方法、毯子法、傅里叶功率谱法和差分盒计数法4种方法得到的分维作为特征进行ROC(Receiver operating characteristic)分析,以SVM作为模式分类方法的分类正确率进行分析。研究结果表明:除了分数布朗运动方法外,由毯子法、傅里叶功率谱法和差分盒计数法获得的描述正常肝图像感兴趣区域的分维值明显小于描述原发性癌图像感兴趣区域的分维值;采用傅里叶功率谱方法得到最大的ROC曲线下的面积;用SVM(Support vector machine)方法进行分类也取得了与ROC分析类似的结果,即用傅里叶功率谱方法进行分类准确度最高,分数布朗运动和差分盒计数方法效果较差,毯子方法效果居中;傅里叶功率谱方法是描述超声肝图像纹理特征最适合的方法。

热图象场的分形测量方法研究

影像的分形研究是图象分析中的一个新课题．该文通过对分形原理、传统的分形计算方法的研究，结合热图象特征给出了３ 种不同的分维计算方法——灰度曲面分形计算，剖面曲线分形计算，象元点分形计算．实践表明灰度曲面分形计算可以揭示热图象整体的分形特征；剖面曲线分形计算则可对比研究典型地域的热辐射特征；象元点分形计算可以给出热辐射变化梯度的定量描述．在讨论了有关分形性质后，给出了上述方法在上海市热图象场分形量测中的良好应用，并分析了分形计算结果的物理含义．

遥感数据的分形测量

用分形几何学方法对遥感数据进行了分析，从而定量解释遥感影像。共编制了３种分数维测量方法，它们是分线方法（或等值线方法），方差方法和三角棱柱方法。用分线方法计算了腾冲地区陆地卫星ＴＭ数据的分数维。图像数据的等值线长度分别按行，按列和按行－列方法处理记取以便能发现图像的模式变化。当图像有明显的走向模式时，按行方法所测量的Ｄ值与按列方法测得的Ｄ值是不同的。按行－列方法测量的Ｄ值几乎不受定向模式的影响。当Ｒ（相关系数）＞０．９时，按３种方式记取等值线所得到的Ｄ值的变化趋势是一致的，都能给出图像数据中的空间相互关系。通过分维测量，不但能描述图像数据的整体特征而且能描述图像数据中的每个值的特征，揭示遥感数据表观的无序性和内在的规律性，更重要的是可把这些Ｄ值与地面物体之间建立联系来探讨各种自然现象中的有用信息。