自适应的三维分形地形重建算法研究*

针对常规三维分形地形重建算法具有的速度慢、插值点分布不均匀、参数设置复杂等缺点,提出自适应的三维分形地形重建算法。该算法根据地形的起伏特征自动确定垂直压缩因子,根据子域面积进行均匀插值。实验结果表明,该方法插值效率更高,所获得的插值曲面更加真实,与常规分形插值相比具有一定的优越性。     

沸腾两相流动压力波动信号的特性

研究了竖直管内沸腾两相流动时压力波动信号的特性,对压力波动时间序列进行了标准偏差分析、功率谱密度函数分析、分维数分析、相关维分析及Kolmogorov熵分析,考察了热流密度对压力波动的影响规律.结果表明沸腾两相流动具有非线性混沌特性,且热流密度对各特征参数有不同影响.     

自适应梯度重建分水岭分割算法

目的 针对灰度分水岭算法存在过分割且难以直接应用到彩色图像分割的问题,提出一种自适应梯度重建分水岭分割算法。方法 该方法首先利用PCA技术对彩色图像降维,然后计算降维后的梯度图像,并采用自适应重建算法修正梯度图像,最后对优化后的梯度图像应用分水岭变换实现对彩色图像的正确分割。结果 采用融合了颜色距离、均方差和区域信息的性能指标和分割区域数对分割效果进行评估,对不同类型的彩色图像进行分割实验,本文算法在正确分割图像的同时获得了较高的性能指标。与现有的分水岭分割算法相比,提出的方法能有效剔除图像中的伪极小值,减少图像中的极小值数目,从而解决了过分割问题,有效提升了分割效果。结论 本文算法具有较好的适用性和较高的鲁棒性。     

面向OLGP的多维信息网络数据仓库模型设计

信息网络的出现使信息由简单的数值型数据演化成较复杂的图网络结构。如何对基于图的信息网络数据进行良好的组织和存储成为一个亟待解决的问题。利用维建模的方法对基于图的信息网络数据进行模型设计,提出了多维信息网络仓库模型。该模型由边事实表、节点事实表、信息维连接属性表以及拓扑维节点属性表组成,能够为在线图处理提供底层的数据平台。实验表明该模型在消除冗余、查询时间、存储空间上均较泛关系表有明显优势。新模型在1．25万篇ACM论文上的查询时间稳定在几十毫秒,较泛关系表的查询时间约减少一个数量级。在空间性能上,随着论文数量的增加,该模型存储空间开销的增长速度远小于泛关系表的增长速度。     

MgO－B_2O_3－SiO_2系晶化分形的计算机模拟

采用两段热处理技术，利用Ｘ射线衍射分析、扫描电镜观察等方法研究广２ＭｇＯ－Ｂ＿２Ｏ＿３－ＳｉＯ＿２系的晶化过程，晶化析出相２ＭｇＯ·Ｂ＿２Ｏ＿３的微观形貌具有分形特征，采用密度－密度相关函数法计算其分形维数为１．６３。为揭示２ＭｇＯ·Ｂ＿２Ｏ＿３生长机制，采用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法及改进的ＤＬＡ模型对分形生长过程进入计算机模拟。模拟结果与实际分形结构、分形维数相符，表明２ＭｇＯ·Ｂ＿２Ｏ＿３生长是扩散控制凝聚过程。可以预见，分形理论与计算机模拟相结合，将会在探讨未知机理方面发挥重要作用。     

Fractal Geometry of Particle Aggregates Formed in Calcium Sulfite Slurry

The solid-liquid separation is an important operation for the regenerated slurry of dual-alkali FGD system, and calcium sulfite could predominate in particle aggregates of the slurry. The settling velocity of calcium sulfite particles is a key parameter for the solid-liquid separation design. However, the settling velocity predicted by Stokes' Law could be suitable only for a spherical aggregate, but not for the irregular one. In this work, fractal geometry was introduced in order to characterize highly irregular geometric shapes. The sizes of calcium sulfite particle aggregates were analyzed using a metallographic phase microscope and image analysis. The results showed that particle aggregates had fractal features. The fractal dimensions could reveal the characteristics of the aggregates' geometry and aggregation process. An exponential relation between the fractal dimension D2 and the particle size l was determined as AμlD2. According to fractal theory, a parameter can be used to modify Stokes settling velocity close to actual settling velocity. The results could be valuable for the design of solid-liquid separation processes.     

基于分形维数的SAR图像变化检测

斑点噪声是合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)相干成像所固有的,且不可避免的.为了尽可能地抑制斑点噪声对SAR图像变化检测的影响,利用分形维数方法对SAR图像的变化检测进行了研究,并提出了一种基于SAR图像分形维数的变化检测算法,该算法对SAR图像斑点噪声不敏感.并对计算分形维的滑动窗大小的选择进行了研究.用实测SAR图像进行了验证实验,结果表明分形维数可以用于SAR图像变化检测,它是一种新的SAR图像变化检测的方法与途径;同时,滑动窗大小的选择对SAR图像检测结果有影响.     

融合上下文和多尺度特征的胸部多器官分割

目的 肿瘤周围高危器官的准确分割是图像引导放射治疗中的关键步骤,也是对抗肺癌和食道癌,规划有效治疗策略的重要组成部分。为了解决不同患者之间器官形状和位置的复杂变化情况以及计算机断层扫描（computed tomography,CT）图像中相邻器官之间软组织对比度低等问题,本文提出了一种深度学习算法对胸部CT图像中的高危器官进行细分。方法 以U-Net神经网络结构为基础,将冠状面下的3个连续切片序列即2.5D （2.5 dimention）数据作为网络输入来获取切片联系,同时利用高效全局上下文实现不降维的跨通道交互、捕获单视图下切片序列间的长距离依赖关系、加强通道联系和融合空间全局上下文信息。在编码部分使用金字塔卷积和密集连接的集成提取多尺度信息,扩大卷积层的感受野,并将解码器与编码器每层进行连接来充分利用多尺度特征,增强特征图的辨识度。考虑到CT图像中多器官形状不规则且紧密相连问题,加入深度监督来学习不同层的特征表示,从而精准定位器官和细化器官边界。结果 在ISBI （International Symposium on Biomedical Imaging）2019 SegTHOR （segmentation of thoracic organs at risk in CT images）挑战赛中,对40个胸部多器官训练样本进行分割,以Dice系数和HD （Hausdorff distance）距离作为主要评判标准,该方法在测试样本中食道、心脏、气管和主动脉的Dice系数分别达到0.855 1、0.945 7、0.923 0和0.938 3,HD距离分别为0.302 3、0.180 5、0.212 2和0.191 8。结论 融合全局上下文和多尺度特征的算法在胸部多器官分割效果上更具竞争力,有助于临床医师实现高效的诊断与治疗。     

基于改进DCGAN的数据增强方法

针对小样本数据在深度学习中训练难的问题,为提高DCGAN训练效率,提出了一种改进的DCGAN算法对小样本数据进行增强。首先,使用Wasserstein距离替换原模型中的损失模型;其次,在生成网络和判别网络中加入谱归一化,以得到稳定的网络结构;最后,通过极大似然估计算法和实验估算得到样本的最佳噪声输入维度,从而提高生成样本的多样性。在MNIST、CelebA和Cartoon这三个数据集上的实验结果表明：改进后的DCGAN所生成样本的清晰度以及识别率比改进前均得到了明显提高,其中平均识别率在这几个数据集上分别提高了8.1%、16.4%和16.7%,几种清晰度评价指标在各数据集上均有不同程度的提高。可见该方法能够有效地实现小样本数据增强。     

带权图的多重分形度量

分形维数及多重分形是分形理论的重要研究内容。复杂网络的多重分形已经得到了较为深入的研究,但对复杂网络多重分形的度量目前并没有可行的方法。带权图是复杂网络研究的重要对象,其中的节点权重及边权重可以为正实数、负实数、纯虚数及复数等多种不同的类型。除节点权重及边权重均为正实数的情形外,其他类型的带权图都具有多重分形特性,且均具有无穷多个复数形式的网络维数。通过对带权图多重分形的研究,文中给出了15种具有多重分形特性的带权图多重分形维数的模所构成的集合,并采用集合的势对带权图的多重分形特性进行度量。研究表明,15种带权图多重分形维数的模所构成的集合均是可数集,其中有2种集合是2重集合,另外13种集合是通常意义上的集合,而且所有的集合均是等势的,其势均为■0。