多重分形理论及其在图象处理中应用的研究

多重分形理论及其在图象处理中应用的研究

李会方[1]2004年在《多重分形理论及其在图象处理中应用的研究》文中研究说明近十年来,多重分形理论作为分形几何领域的一个主要发展方向,在物理学、地质学、经济学、网络交通流量分析、生物医学工程、模式识别、通讯和图象处理等许多学科和领域有着重要的应用。也是当今非线性领域研究的活跃分支。由于它具有潜在的理论和应用价值,因此对多重分形理论的研究已引起了很多学者的兴趣,特别是基于多重分形的图象处理与分析理论和方法在现代图象处理理论中起着非常重要的作用。 该论文主要研究基于多重分形理论的图象处理和分析方法。详细讨论了分形和多重分形理论的数学基础,同时对分形图象处理的机理进行了研究。提出了几种图象处理和分析的新方法。包括多重分形谱估计、基于多重分形理论的图象去噪、图象纹理分割和图象压缩等内容。通过仿真实验,说明了文中所提出算法的有效性。 该论文所完成的主要工作和创新之处如下: 1、在讨论了分形和多重分形理论的基础上,利用小波变换模极大理论,定义了一种新的基于小波系数矩的配分函数。在此基础上提出了一种有限长数据的多重分形谱估计新算法。该算法根据小波系数矩的平均值和尺度之间的对数线性关系,由给定尺度下的q阶矩,利用线性回归算法,首先求出配分函数的估计结果。然后由配分函数的差分估计α,最后得到f(α)的估计。 与目前常用的盒计数法等多重分形谱估计算法相比,具有计算效率高、估计结果好等优点,特别是该算法能通过线性回归和差分运算直接得到指数α和多重分形谱f(α)。避免了直接计算Legendre变换的问题。 2、引入了二维微局部分析的概念,定义了二维微局部空间,给出了在二维微局部空间中小波系数的性质。在此基础上提出一种二维微局部空间的边界估计新算法,该算法可由函数值直接计算两个边界指数(s,s’),并避免了平滑、积分等运算所带来的信息损失。另外,给出了由二维微局部边界以较高的精度提取奇异信息(即计算Holder指数)的方法,最后提出一种由二维微局部边界得到改进的点念Holder指数和局部Holder指数稳健估计值的新算法。 根据二维微局部分析和二维微边界估计,提出了一种基于多重分形理论和奇异性分析的图象去噪算法,建立了基于多重分形谱的噪声模型。该算法没有对噪声的类型和奇异性特征提出任何假设条件,图象的性质由多重分形谱决定。根据二维微局部分析得到了一个变换算子,通过变换算子对每一点的奇异指数进行处理,使处理后的图象中大多数点位于平滑区域的同时,谱的相对强度没有变化,

赵健[2]2003年在《小波与分形理论在图像处理中的应用研究》文中进行了进一步梳理基于小波的图像处理研究是一项备受关注的研究课题,小波理论从其诞生之日起就在图像处理领域得到充分的发展。近年来,将诸如分形理论等的非线性处理技术引入该领域的研究已经成为一个发展方向。本文对分形这种信号处理中常用的非线性处理技术及其在图像处理中的应用进行了研究,将其与小波变换相结合,用于图像压缩、图像边缘提取、SAR图像消噪等领域,取得了较好的效果。 本文的主要工作包括: 1.在对小波理论以及分形、混沌理论方法进行理解的基础上,详细分析了这些理论之间的关系,提高了它们的应用范围与能力。 2.在基于小波变换的图像压缩研究中首先提出一种将神经网络、矢量量化相结合的小波域图像压缩算法,然后又提出一种基于四叉树的小波域分形图像压缩算法,将时域四叉树分形压缩算法与小波域小波树压缩算法相结合,充分利用两者的优点,减少了通常图像由于自相似性不强而存在的分形压缩效果不佳的现象。 3.通过对文档图像中不同数据类型直方图差异的研究,首次提出了一种利用小波域子图像来增强原始文档图像,从而对文档图像进行有效分割的算法。该算法首次在文档图像增强的工作中应用小波HH子图像。 4.将混沌理论引入数字水印初始序列的创建中,实现了混沌序列水印在原始图像小波域中的自适应嵌入,从而兼顾了数字水印的不可见性和鲁棒性。 5.通过对图像边缘、纹理、区域等不同部分多重分形谱不同的研究,提出了一种利用多重分形谱及其测度修正进行图像分割及边缘提取的算法,该算法可有效区分其它算法不易分开的边缘和纹理。 6.首次将多重分形分析引入到SAR图像小波域消噪的研究中,提出利用SAR上斑点噪声与其他景物多重分形特性不同而进行多重分形谱修正,进而消除斑点噪声的算法。该算法对单视SAR图像消噪时不再依据统计特性,而是根据图像中象素点和区域的分形相似性及H(?)lder指数α的规则性进行各象素调整,从而达到消噪目的。

文环明[3]2003年在《分形测井解释理论方法研究》文中研究说明从目前国内外研究现状看,在测井解释中分形一般仅限于测井曲线关联维数和功率谱维数的计算和应用,也有少量文献对测井曲线作R/S 分析和多重分形分析。实际上,分形理论并不仅仅是分维数计算,而是包含丰富的内容。全面系统地运用分形理论研究测井解释的理论和方法正是论文的目标。通过全面系统的研究及初步应用,论文取得的创造性研究成果主要包括:(1)首次比较全面地应用分形理论对测井解释方法进行了研究。论文在全面概括总结分形理论的基本内容和基本方法的基础上阐述了分形测井解释研究的理论基础,比较全面地研究了测井曲线盒维数、关联维数、R/S 分析、功率谱分析和多重分形分析等分维数计算方法及其算法和程序实现,并在此基础上初步探索了分形测井解释理论方法,对测井解释技术的进一步发展研究将起到一定的促进作用,同时也为非均质地层测井解释方法的深入研究提供一定的理论基础和比较有效的技术手段。(2)首次提出测井曲线分维数逐点计算技术。通过引入窗口技术,测井曲线分维数逐点计算问题得以解决,从而扩展了测井曲线分维数在测井解释中的应用范围,为测井资料逐点分形解释提供了关键性的技术支持。(3)首次在测井曲线分维特征研究中采用理想测井曲线,通过理想测井曲线分维特征的研究,明确提出测井曲线分维数不能用于识别地层岩性的观点。(4)利用测井曲线的分维数对储层的非均质性问题作了初步探索。研究结果表明,储层的非均质性越强,测井曲线的分维数越大。这对于储层裂缝发育程度研究以及根据不同非均质性地层选用不同的测井解释参数具有重要意义。(5)首次引入测井曲线的高斯分形插值方法和布朗分形插值方法,为提高测井曲线纵向分辨率的方法研究提供了充分的前提条件。(6)初步运用统计方法定量研究了提高测井曲线纵向分辨率的不同方法之间的差别,并提出同一地区全部地层存在多种分形模式的观点。这对于薄储层或薄交互层的识别研究具有重要的参考价值。(7)首次提出岩石分形体积模型的概念,且初步运用分形理论探索推导了岩石分形体积模型的测井响应方程,从而为分形测井解释方法的研究奠定了理论基础。(8)首次开发出具有较完备功能和较高可视化程度的适合Windows 操作环境运行的分形测井解释软件系统。这对于分形测井解释软件的研究开发和推广应用将起到一定的促进作用,并为分形测井解释的现场应用创造有利条件。整篇论文以理论研究为主,兼顾实际应用,对非均质地层测井解释方法的研究具有较高的参考价值,对测井解释理论方法的丰富和发展将起到一定的促进作用。

李俊峰[4]2009年在《灰色系统理论及其在铁谱磨粒图像处理中的应用研究》文中进行了进一步梳理铁谱技术以磨损产生的微观颗粒为研究对象,通过分析机械设备中各种类型磨损颗粒的数量及趋势,监测机械设备所处的状态,进而预测机械设备可能发生的故障。在铁谱技术中,磨粒图像是反映机械设备内部零部件磨损状况的重要信息载体,磨粒特征分析是监测对象实际状态十分丰富而又有效的方法。磨粒识别是铁谱分析的核心环节,识别的正确与否,直接关系到磨损状态诊断的正确性。随着计算机技术的迅猛发展,将计算机视觉技术、专家系统、人工神经网络等引入铁谱分析技术中,实现磨粒识别的智能化已成为铁谱技术研究领域中的热点和难点问题。由于图像具有灰色特性,如图像像素的灰度值、图像的边缘、图像的噪声及图像分割阈值等等,近年来,灰色系统理论受到图像工程领域研究人员的广泛关注和重视,同时探讨它在图像工程中的可行性和有效性逐渐成为一个崭新的课题。本文以铁谱磨粒图像的处理、特征提取及识别为背景,在运用灰色系统理论对磨粒图像进行处理的基础上对以下五个问题进行了研究。1.提高灰色预测模型精度研究研究发现,影响灰色预测模型精度的主要因素有原始数据序列的光滑度、模型的背景值及模型的初值。基于此,分别就上述叁个影响因素对提高灰色预测模型精度进行了研究:(1)提出了基于函数x~(-a)(a>0)变换和基于多重复合函数变换提高数据序列光滑度的方法,理论上证明了数据序列经过该变换后可以有效地提高其光滑度,且其光滑度优于现有的其它变换函数,进而,总结了提高数据序列光滑度的变换函数的性质;(2)基于数据序列的指数函数特性和积分定义,提出了两种模型背景值构造方法,并对这两种改进灰色模型的拟合和预测精度进行了分析,结果表明这两种改进灰色模型不仅可以用来进行短预测,还可以进行中、长期预测;(3)提出了修正初值和时变初值的模型初值构造方法,给出了利用自适应遗传算法求待辨识参数的方法。为了取得更高的建模和预测精度,可以从序列光滑度、模型背景值及模型初值叁个方面同时对灰色预测模型进行改进。2.灰色关联度研究研究发现:目前的灰色关联度模型存在一些缺陷,如灰色关联四公理和灰色关联度的计算方法之间存在着矛盾,序列不同无量纲化计算对关联度的计算结果也会产生影响等。基于此,对均值灰色关联度和T型灰色关联度进行了研究:(1)提出了改进的欧几里德灰色关联,改进的欧几里德灰色关联模型不仅考虑了各点关联系数对其平均值的波动,还考虑了正理想相关和负理想相关,具有平行性、规范性、整体性、偶对称性及接近性;(2)提出了改进的T型灰色关联度,改进的T型灰色关联度能够反映序列的正、负相关关系,具有对称性、唯一性、可比性、接近性及规范性,且对无量纲化处理具有保序性。3.基于灰色系统理论的图像处理算法研究(1)提出了基于绝对灰色关联度和LOG算子的边缘检测算法、基于相关性的图像边缘检测算法及基于级比的边缘检测算法,这些算法不仅具有较强的图像边缘检测能力,可以检测出图像不同方向的边缘,而且能够根据阈值调节检测的边缘细节,定位准确,连续性较好,易于软件编程并行实现,计算量小,其中前两种算法还具有一定的抑制噪声能力,特别对于Gaussian噪声、Speckle噪声及Poisson噪声;(2)提出了基于灰色关联系数的图像噪点检测算法,该算法根据含噪图像与对应均值图像在各像素点的灰色关联系数来识别噪点,利用了整幅图像的信息,特别是噪声的统计信息,可以有效的检测出图像噪点,避免误检;(3)提出了基于加权灰色关联度及基于灰色预测模型的噪点灰度处理算法,这两种算法以含噪图像对应的均值图像或中值图像为基础,分别采用灰色关联度和灰色预测模型来进行噪点处理,可以有效克服周围噪点的影响,更好地改善图像质量,同时图像的保真度较好;(4)提出了基于提升小波和灰色预测模型的图像压缩算法,该算法首先利用提升小波将压缩图像转换到频域,利用零树区分各波段中的重要系数与不重要系数,进而利用hilbert曲线将各波段扫描成一维,最后利用灰色预测模型进行预测编码。实验结果表明该算法有效地提高了图像的压缩率和压缩质量。4.图像保真度评价研究基于相关性指标的特点,提出了基于相关性和离散小波变换的图像保真度评价算法,该算法能够从图像概貌质量和细节质量两个方面对图像进行评价,可以比较准确地反映图像的质量,是一种有效的、具有多尺度分辨功能的、客观的且定量的图像评价方法,更加符合人类视觉系统的特点。5.磨粒图像预处理、特征提取及识别算法研究磨粒图像定性分析包含叁个基本问题:磨粒图像处理、特征提取和识别。在磨粒图像处理上,运用本文所提出的图像边缘检测、图像平滑等算法对磨粒图像进行预处理;在特征提取上,提取了正常磨粒等8种磨粒的尺寸参数、边界形状参数、结构特征参数、颜色特征参数及纹理特征参数,共计54个,使得对磨粒分析更加多样化;在磨粒识别上,根据灰色关联度对特征参数进行了精简和优化,确定出面积、周长、等效圆直径、圆形度、长短轴比、欧拉数、畸形度、梯度均值及灰度一梯度相关度9个特征参数来进行磨粒识别;提出了基于灰色关联神经网络的磨粒识别算法,以上述9个特征参数作为神经网络的输入,磨粒类型作为输出,利用灰色关联度来优化神经网络隐含层的神经元数目。该算法可以大大提高神经网络的学习效率,提高磨粒识别的分辨率和准确率,磨粒识别的准确率可达97.5%。

佚名[5]2002年在《通信》文中认为‘]’N91 020208601 PX实时通信软件的设计与实现/匡巍,张晓林,崔迎炜,周向荣(北京航空航天大学)11月晾航空航天大学学报一2001,27(3)一260一263分析T基于1 PX(In七el·netwol·k Paeket eXehange

邵元纯[6]2009年在《基于GIS的温州市地貌多重分形特征与地质灾害空间分布关系研究》文中研究表明地貌形态是影响地质灾害发生、分布的必要因素之一,定量地研究地貌形态特征和地质灾害空间分布特征,对研究地质灾害的孕育发展具有重要意义,并且能够为地质灾害的评估和预测打下基础。近年来,分形理论在地质灾害研究领域得到了较快的发展。如何把日益发展的计算机技术与现代数学中的分形理论相结合进行地质灾害的空间分布特征研究,已成为一个具有工程实用价值和重要学术意义的课题。本文首先介绍了地貌多重分形特征量化模型和地貌多重分形特征量化的GIS实现方法及过程。其次,对温州市主要类型地质灾害时空特征进行统计分析,总结归纳出温州市主要类型地质灾害空间分布特征。然后,依据多重分形理论,结合GIS技术,计算出温州市各区县及典型乡镇的地貌形态多重分形数据,分析出温州市各区县的地貌多重分形特征。最后,建立基于地貌多重分形特征与地质灾害数量关系的耦合模型,研究揭示出温州市各区县地貌多重分形特征与地质灾害空间分布的定量耦合关系。本文研究结果表明,温州市地貌形态呈显着的多重分形特征,地貌奇异指数的变化量△a和地貌多重分形谱高差的绝对值|△f|与地貌形态复杂程度的关系呈正相关性,即△a与|△f|越大,地貌形态越复杂。而且,温州市地貌形态多重分形特征与地质灾害空间分布耦合关系变化特征大致可划分叁个层次:当△a<0.100时,△a与灾害数量呈正相关性,即随着△a增加,灾害数量增大,但这个区段内出现灾害数量较少;当0.100<△a<0.134时,灾害数量的波动相对比较大,表明地貌奇异指数变化范围在此区域内,出现滑坡等灾害现象很不稳定,呈现一定的波动性;当0.134<△a<0.157时,灾害数量较大,表明地貌奇异指数变化范围在这个区域内时,较易发生地质灾害现象。因此,本文研究地貌多重分形特征与地质灾害空间分布的定量耦合关系,阐明地貌多重分形特征作为研究地质灾害的综合量化指标的合理性,为研究温州市地质灾害的空间分布特征提供了定量的科学数据,为该地区地质灾害的评价、防治等提供重要科学依据。

吴盘龙[7]2005年在《防区外空面导弹制导系统关键技术研究》文中认为由于防区外空面导弹具有防区外发射、巡航飞行和精确打击等诸多优点,因此在战争中发挥着越来越重要的作用。提高防区外空面导弹作战效能的最有效手段是提高其制导精度。本文针对防区外空面导弹所采用的精确制导技术及智能化技术,研究了惯导误差补偿、组合导航和红外成像木制导的相关问题。本文的主要工作与取得的成果如下: 1、研究了基于小波变换的惯导信号滤波方法。利用小波变换这一数学工具,对惯导系统的随机漂移和重力异常信号进行去噪研究。提出了基于平稳小波变换的光纤陀螺信号滤波方法和重力异常信号滤波方法。由于平稳小波变换具有冗余性和平移不变性,因此平稳小波的滤波效果明显优于传统的正交小波。 2、研究了基于粒子滤波的惯性/地形匹配算法。对基于贝叶斯估计的粒子滤波算法进行了研究,通过采用无迹卡尔曼滤波确定粒子滤波的重要性函数来克服粒子滤波的退化现象。将粒子滤波应用到地形辅助导航系统中,提出了一种基于无迹粒子滤波的地形匹配算法,对该算法的仿真实验表明,粒子滤波可以很好的解决非线性估计问题,且具有较高的滤波精度。 3、研究了红外图像目标及背景的红外特性,对传统的红外图像预处理方法进行了研究。对于图像增强主要分析了灰度级调整和直方图均衡化两种方法。对于图像去噪,首先讨论了不同类型的噪声分布,并对传统的线性滤波和非线性滤波方法进行了分析;然后总结了基于多重分形的图像去噪方法;最后,提出了一个基于方向金字塔系数统计模型的图像滤波方法,采用高斯混合尺度模型对方向金字塔每层分解系数的邻域进行建模,该模型可以很好地解释金字塔多尺度分解系数的边缘分布和两两混合分布。试验结果表明该方法不仅可以去除高斯噪声,并且对于斑点噪声也具有很好的抑制能力。 4、研究了数学形态学在地面目标检测中的应用。在详细研究了数学形态学图像处理的方法后,提出了一种红外目标图像的自动分割方法,试验结果证明融合形态滤波技术和连接相对熵阈值方法可以有效的分离目标和背景,且不需要先验知识,因此具有一定的鲁棒性和自适应性。 5、研究了基于形态重构滤波的目标识别技术,形态重构滤波器是一种非常高效的非线性滤波器,它能够在简化图像的同时,很好地保持图像的轮廓。从机场图像的跑道目标识别出发,提出了一种基于形态重构的机场跑道识别方法,该方法能够有效的识别出多条平行不等长的主跑道和交叉跑道。仿真结果表明该方法用于识别机场等直线类图像目标具有较好的效果。

佚名[8]2004年在《计算机在电子学方面的应用》文中提出TP39 2004031561动态构造虚拟公共网绪服务的一个多agent协商模型/高春鸣,全惠云,陈传森(湖南师范大学)11计算机工程与应用.一2003,39(15).一11一13,26该文通过对IP网络管理中多个移动agent动态构造虚拟公共网络VPN

参考文献:

[1]. 多重分形理论及其在图象处理中应用的研究[D]. 李会方. 西北工业大学. 2004

[2]. 小波与分形理论在图像处理中的应用研究[D]. 赵健. 西北工业大学. 2003

[3]. 分形测井解释理论方法研究[D]. 文环明. 成都理工大学. 2003

[4]. 灰色系统理论及其在铁谱磨粒图像处理中的应用研究[D]. 李俊峰. 东华大学. 2009

[5]. 通信[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2002

[6]. 基于GIS的温州市地貌多重分形特征与地质灾害空间分布关系研究[D]. 邵元纯. 长安大学. 2009

[7]. 防区外空面导弹制导系统关键技术研究[D]. 吴盘龙. 西北工业大学. 2005

[8]. 计算机在电子学方面的应用[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2004

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

多重分形理论及其在图象处理中应用的研究
下载Doc文档

猜你喜欢