非织造布的分形特征及与透通性的比较

本文通过基于Visual basic的非织造布计盒维数的测定,发现非织造布的分形特征,并通过实验研究了非织造布透通性与分形维数的关系,得出对同一类型的非织造布,孔隙分形维数越高,其透通性越好的结论。     

非织造布的孔洞分形维数对其吸声性能的影响

为明确孔洞特征在非织造布吸声机制中的作用,使用SW260型双传声器驻波管测量了6块非织造布试样背后有空气层时的吸声性能,同时通过计盒维数方法计算出他们的孔洞面积分形维数。结果表明,非织造布样品背后增厚的空气层使得样品在该测试频域的吸声系数进一步增大,同时使得吸声曲线初始段上升的斜率变大,从而吸声峰向低频域移动。此外,非织造布的孔洞具有很强的分形特征,随着孔洞面积分形维数的增大,非织造布的最大吸声系数随之增大,同时其吸声曲线的共振峰向低频区域移动。     

非织造材料孔隙结构的定量表述

利用计算机图像处理技术,提取了孔隙尺寸、孔隙形状和纤维取向分布等直观表达非织造纤维材料结 构的参数;利用新的几何学———分形几何,对非织造纤维材料的孔径分布情况进行分析,获得孔径分 布分形维数。在此基础上研究纤维网单位面积质量和特征长度对纤维网结构的影响,以及孔径分布 分形维数与通透性能之间的关系。     

用压汞法计算冻干物料的表面分形维数

本文阐述了通过压汞测试获得冻干物料孔隙分布特性表面分形维数的方法,以冷冻干燥牛肉和火鸡肉为例计算了表面分形维数。研究表明:采用压汞法能够简便和合理地获得冻干物料的表面分形维数,可采用表面分形维数对冻干物料内部孔隙结构的粗糙和复杂程度特性进行定量描述;冻干物料的表面分维值主要与物料的孔隙分布特性有关,小孔的体积份额越大,物料的表面分形维数也越大。     

煤的孔隙结构分形特征研究

为精确描述煤的微观孔隙结构特征,系统开展低温液氮吸附实验和压汞实验,将低温液氮吸附实验和压汞实验数据在孔径100 nm处进行拼接,结合分形理论,提出描述煤层孔隙结构非均匀特征的综合分形维数。研究结果表明,孔径大于2 nm范围内,煤的总孔比表面积随煤的孔隙综合分形维数的增大而增大,较好地反映煤体孔隙结构的分形特征。     

利用分形分析理论求解针刺非织造材料水平渗透系数

根据涤纶短纤针刺非织造材料的孔隙具有的分形特点,通过建立其纵向几何结构模型,介绍了一种利用分形分析求解针刺非织造材料水平渗透率的方法,进而预测有关非织造材料的水平渗透系数。     

木材切削表面粗糙度的分形表征

用分形维数表征木材切削加工表面粗糙度。提取杉木、竹材分别经过刨切和砂光加工的表面粗糙度轮廓曲线,用结构函数法计算轮廓曲线的分形维数数值。结果表明:木材切削表面微观形貌具有分形特征,随着分形维数数值的增大,轮廓曲线的复杂程度增强,对应的表面粗糙度参数Ra则减小。分形维数数值不随测量尺度变化而变化,可以准确反映出木材切削加工表面微观几何形状误差。     

金属腐蚀的分形特征

金属腐蚀的不规则性可以统计地认为具有自相似性,由此文章应用新几何——分形几何来描述这种不规则性。文章主要介绍了分形理论及其三种算法——传统盒维数法、差分盒维数法、三角棱柱法,并对它们在整体腐蚀形貌方面的应用进行了阐述。我们利用软件MATLAB2014a对这三种方法进行编程,计算对应金属腐蚀图像的分形维数,表明金属腐蚀程度可由分形维数表示。     

非织造材料基本结构特征的表达

介绍了非织造材料基本结构特征的表达方法,即从纤维在集合体中的排列与取向、孔隙结构的几何描述和集合体构造的均匀性等3方面来表征,并提出应用分形维数对非织造材料的孔径分布进行表征的新方法。     

分形维数

基于盒维数法,分析了分形维数量测的各种方法,从二维的盒维数法到三维的立方体覆盖法(CCM)、改进立方体覆盖法(ICCM)、差分立方体覆盖法(DCCM)以及相对差分立方体覆盖法(RDCCM),并解释了各种方法对二维曲线以及三维粗糙面的覆盖原理。其次案例分析了四种三维分形量测方法的异同以及选用原则。最后总结展望了实际工程中分形维数对机械加工、三维重建的指导以及微观分析的辅助作用。     

A novel multiple fractal features extraction framework and its application to the detection of fabric defects

Multiple fractal features estimated by box-counting method are applied to fabric defects detection with a view to getting over the difficulty encountered in tasks of textures differentiating using only one single fractal feature. Extraction of the optimum multiple fractal features is based on the following fact that has been observed for the first time: when box-counting method is adopted to estimate the fractal dimension of an image or a data series, the involved measuring box size series have a considerable influence on the estimated fractal dimension and in turn the ultimate value of the separability between normal samples and defective ones. Testing results indicate that, using the proposed algorithm, actual false alarm probability and missing rate can be controlled simultaneously below 10% under an appropriate range of threshold, proving with confidence the effectiveness of the fractal features extracted in this study.     

Comparative fractal characterization of physical changes of different food products during drying

The development of a relationship between microstructural changes of model food products (carrot and potato cubes) and their physical changes during conventional hot air drying (HAD) using combined fractal and image analysis was performed in this study. Dried carrot and potato sections were examined by light microscopy and the fractal dimension (FD) of the microscopic images was determined using a box counting technique. The apparent physical changes of the samples undergoing HAD were represented in terms of the percentage of shrinkage and rehydration ratio. These apparent changes correlated well with their microstructural changes represented by the normalized changes of fractal dimension (ΔFD/FD₀) of the microstructural images. Although the microstructural changes of the samples undergoing HAD were quite different, the changes of ΔFD/FD₀ of the samples undergoing drying were in the same trend. FD has thus proved to be a good indicator of microstructural changes of products undergoing drying.     

基于时间序列分形特征的织物瑕疵检测

为充分利用织物纹理特点,并大幅度减少计算量,将织物纹理图像的灰度值分别沿纵、横方向投影得到一维时间序列,提取分形特征。根据Fisher判别准则优选了2个具有一定互补性而又能最大限度区分正常与瑕疵样本的时间序列盒维数组成特征向量,对7种具有不同纹理背景的织物进行瑕疵检测。试验结果表明,在一定的阈值范围内,误检率和漏检率可控制在10%以内,表明采用这种方法在大幅减少维数估算计算量的同时能够有效区分正常与瑕疵纹理。     

羊毛纤维集合体的分形结构与其保暖性的关系

针对羊毛纤维集合体结构特征往往难以得到有效表征这一问题,将分形的概念引入羊毛纤维集合体的结构表征,利用计盒维数的方法,计算了5种不同质量的羊毛纤维集合体的分形维数,同时采用平板式保温仪测定了羊毛纤维集合体的保暖性能;随后定量关联了羊毛纤维集合体的分形维数与其基本结构参数和保暖性指标之间的关系。结果表明：利用分形维数来表征纤维集合体的结构特征是可行的,随羊毛纤维质量和体积分数的增大,集合体的分形维数增大,这说明集合体中的纤维结构更杂乱;随分形维数增大,集合体的克罗值和保温率增大,而传热系数减小,即纤维集合体的保暖性增强。     

利用分形理论求解织物渗透率

介绍了一种利用织物的分形分析解模型求解织物渗透率的新方法。该模型是根据织物的孔隙结构具有分形特点,建立起渗透率与织物的分形维度、织物结构参数之间的函数,从而预测织物的渗透率。以平纹织物为例,对纱线的结构模型进行改进,使其更准确地求解出织物的渗透率。     

基于分形维数的梗丝形态差异性评价方法

为对梗丝形态差异性进行评价,通过测量单一形态梗丝周长、面积并采用“小岛法”计算其分形维数及形态指数,以叶丝形态为标准,选取梗丝与叶丝分形维数及形态指数的差异为指标,建立梗丝形态差异性系数模型及评价方法并验证分析。结果表明:①单一形态梗丝拟合方程决定性系数R2均达到0.850,且均方差及残差均较小,表明“小岛法”可准确计算其分形维数。②梗丝形态具有分形特性且不同形态梗丝分形维数具有明显差异,随着分形维数逐渐增大梗丝形态越来越不规则。③所建梗丝形态差异性系数模型$Y_e=4.825 X_{D_i-D^{\prime}}-1.149 X_{\bar{K}-\bar{K}^{\prime}}+0.320$,决定性系数R2达到0.948,F检验达到显著水平表明回归模型具有统计学意义,且模型经验证准确可靠。④初步建立了一种梗丝形态差异性评价方法,以差异性系数e为指标,梗丝形态间差异性小（e≤0.491）;较小（0.491 < e≤0.813）;适中（0.813 < e≤1.189）;较大（1.189 < e≤1.565）;大（e > 1.565）,该方法可通过定量指标实现对梗丝形态差异性的定性分析。