一种基于数学形态学的分形维数估计方法

对于分形维数的估计是基于分形理论的纹理图像分割算法中最重要的环节。由于使用固定划分的规则网格，常用的基于盒计数的分形维数估计算法及其各种改进方法的误差较大；而传统的形态学维数估计算法虽然在准确性上有一定提高．但其时间复杂度偏高。为此提出了一种基于可变结构元的数学形态学分形维数估计方法(VSEM)。该方法将灰度图像视为一个三维空间中的曲面，使用一组不同尺度的结构元分别度量该曲面．根据度量结果与尺度之间满足的指数率来估计图像表面的分形维数。通过恰当的选择结构元和使用递推技术得到不同尺度下的膨胀结果，新方法成功地弥补了现有算法的不足。本文使用了一组合成纹理和一组自然纹理来评估几种常见的分形维数估计算法。结果显示，本文提出的新方法能够在较小的时间复杂度下，得到更为精确的估计结果。最后，将该方法应用于遥感图像的分割。与其他常用的分形分割算法相比，使用该方法估计的分形维数和图像的临域均值作为特征能够得到更好的分割结果。在对比分析和分割实验中表现出的良好性能说明本文提出的分形维数估计算法可以有效地应用于纹理图像分割。     

一种基于改进形态维的尺度距离误差图像分割算法

在提取改进的形态维分形特征基础上，提出了一种基于分形尺度距离误差的图像检测分割算法。该算法针对数字图像的形态维分形模型，进行有效的归一化分析，构建新的尺度距离误差特征，并设定阈值进行分割。实验证明具有良好的检测分割效果。     

一种新的网格重叠差分盒分形模型

分形维数一个最重要的特性是其维数大小与人眼感觉图像表面的粗糙程度有很大的相关性,分形在图像的纹理分析、图像的分割与分类等方面有着很多成功的运用。在基于分形理论提出的分形维数的佑计方法中,差分盒法是一种经常被使用的分形维数佑计技术。研究发现差分盒法对细致纹理的最小二乘法线性拟合度比较好,但是对较为粗糙的纹理其最小二乘法的线性拟合度不够理想,估计出的分形维数往往失真。为了解决这个问题,提出了一种网格重叠差分盒模型,用以计算差分盒的盒子数的网格在一定程度上重叠,计算整个图像统计自相似意义上的盒子数,其最小二乘法的线性拟合度比较好。为了进一步提高差分盒的盒子计数精度,提出了非整数盒子计数法,修正了缩放尺度,试验证明其能更真实地反映纹理的分形维数。     

基于数学形态学的图像分形维数实时提取方法研究

图像的分形维数是图像的重要定量特征，可广泛应用于图像分析中。但一般计算图像分形维数的算法存在计算量大，不能实时计算的缺点。为了实时计算图像的分形维数，本文根据Ｍｉｎｋｏｗｓｋｉ－Ｂｏｕｌｉｇａｎｄ维数定义，采用数学形态学覆盖的方法设计了一种算法，并同Ｂｏｘ Ｃｏｕｎｔｉｎｇ方法进行了比较，实验计算结果表明该算法计算准确度高且稳健性好。同时本文还给出了实时并行实现结构。     

数字分形图像分形维数计算

针对数字图像分形维数计算准确度较低问题,为提高图像精确性,消除噪声,设计了基于图像处理和分形维数计算的一体化系统.对具有分形特征的数字图像进行了灰度转换、去噪、阈值分割和轮廓提取处理,得到二值轮廓数字图像;利用计盒维数算法,统计一系列不同像素边长的正方形覆盖二值轮廓数字图像,根据像素数量和正方形个数之间的关系,确定数字图像的分形维数.结果表明,对分形图像的处理简单、方便,通过对kochsnow曲线、Sierpinski垫片等有规则分形图像分形维数的仿真计算,验证了方法的准确性、可靠性和简便性,能为数字图像分形维数的计算提供可靠工具.     

一种强海杂波多目标分形分割算法

提出了一种提取分形尺度误差的电视图像检测分割算法。首先针对强海杂波背景特性,将多目标统归于目标类,分析了归一化的数字图像形态维分形模型,再构建分形尺度误差作为模式分类特征,并设定类间最优阈值进行分割,获得目标区域的精确位置信息,最后选取分割结果中最大局部熵点作为种子,通过区域生长得到较为完整的目标轮廓。通过对实际海景序列图像进行了仿真实验,取得了良好的检测分割效果,并具有较强的抗噪声性能。     

基于分形特征的水声目标信号分类识别

在水声信号的研究中,应提高准确性.由于水声信号不具有严格的线性区域,过去直接对近似线性区域进行最小二乘拟合求得分形维数误差较大,不利于信号的识别.为解决上述问题,在分形布朗运动的基础上,提出采用水声目标信号近似线性区域进行了分段处理,运用最小二乘拟合求得各段的分形维数,并将各段的分形维数作为目标信号的特征矢量,进而以BP神经网络作为分类器进行目标的分类识别.实测目标的分类结果表明,上述方法提高了分形维数的稳定性,为水声目标信号的检测和识别提供良好的理论依据,并给出了具体的算法的步骤.     

基于波形分形维数的车牌定位算法

根据车牌区域内字符分布特点,提出一种基于波形分形维数的车牌定位算法.该算法采用滑动窗法对照片中每一行灰度曲线计算窗口内曲线段的波形分形维数,得到一幅二维波形分形维数特征分布图,通过对分布图进行处理可分割出车牌区域.实验结果表明波形分形维数能有效表征车牌内字符的排列特征,且不受背景环境、车牌颜色和类型的影响,对车牌倾斜度也不敏感.对1 000张包含复杂背景照片进行定位的准确率达到98.9%.     

基于FD特征的Snake模型及自动目标轮廓提取

用Snake模型分割自然背景下的人造目标时，Snake曲线往往被复杂背景所吸引，无法收敛到人造目标的边缘。针对该问题，文章从目标特征的角度，将分形维数特征引入Snake模型。利用自然背景和人造目标在分形维数特征上的显著区别，定义了基于目标分形维数特征的梯度加权函数，来自适应调整图像梯度幅值的大小，抑制自然背景的干扰。同时，该模型允许初始轮廓远离目标的真实边缘，降低了Snake模型对初始位置的依赖性。实验表明，该Snake模型能够克服复杂自然背景的干扰，提取出人造目标的边缘。     

基于分形维数向量的图像类推技术

为了给出图像类推算法的适用范围,提出了一种新的基于分形维数向量的图像的相似性度度量算子.对图像类推算法进行了认知和分析,指出图像类推在本质上是一个多分辨的纹理合成问题,它对图像的结构和素材都存在着较高的要求.通过实验结果表明,提出的基于分形维数向量的图像相似度度量算子可以较好的表现图像的结构和素材这两个特征.并通过实例验证了提出的图像相似度算子较好的解决了原有Image Analogies方法适用的模糊性问题,从某种意义上揭示了风格化学习和风格化继承的特性.     

基于三维盒维数算法的城市分维计算

通过将传统的二维盒维数算法扩展到三维空间,提出了一个基于三维空间的盒维数计算方法。分别利用三维盒维数算法和二维盒维数算法计算城市的分维,通过对计算结果进行比较分析,观察到城市空间结构在第三维同样具有分形特征,证明传统城市分维计算中采用基于二维空间的分维算法或者简单地利用二维分维加1的方法表示三维分维都是不准确的,并进而给出正确的城市分维计算方法。     

基于布朗模型和小波变换的图像分形维数计算

函像分形维数是反映图像纹理特征的重要因素，也是图像分割的主要依据；通常，图像的分形维数多数采用盒维数计算方法来得到．但是避免不了计算时阚值选择带来不精确的问题，本文结合小波变换和布朗模型，提出了一种新的计算方法，并且和盒维数方法计算结果进行比较，结果表明，通过本文的计算方法得到的图像分形维数较准确。     

基于布朗模型和小波变换的图像分形维数计算

图像分形维数是反映图像纹理特征的重要因素,也是图像分割的主要依据;通常,图像的分形维数多数采用盒维数计算方法来得到,但是避免不了计算时阈值选择带来不精确的问题,本文结合小波变换和布朗模型,提出了一种新的计算方法,并且和盒维数方法计算结果进行比较,结果表明,通过本文的计算方法得到的图像分形维数较准确。     

一种基于分数维的虹膜识别方法

提出了一种基于极值加权平均分数维特征提取的虹膜识别方法. 针对亚洲人虹膜纹理反差弱的特点, 设计了高分辨率虹膜采集设备; 利用形态学和圆形边缘检测算子定位虹膜, 并将虹膜纹理映射到极坐标空间; 定义了一种新的图像分数维---极值加权平均分数维, 用于提取虹膜特征; 最后, 利用相关分类器对虹膜特征矩阵进行匹配识别. 试验表明极值加权平均分数维能很好地提取虹膜特征, 系统识别率高, 速度快.     

基于模块度的社交网络分形维度计算方法

社交网络是由个体或组织以及它们之间的关系所组成的社会结构。利用社交网络的分形结构来解释和预测社交网络的行为是目前的一个研究热点。分形维度是对社交网络中分形结构的度量,为了更准确地对社交网络分形结构进行度量,提出了一种基于模块度的盒子覆盖算法来计算分形维度。该算法利用分形维度和模块度互斥的性质,基于模块度最小的原则来构建盒子,再对盒子进行计数来计算社交网络的分形维度。仿真实验表明：基于模块度的盒子覆盖法比传统的盒覆盖算法得到更为精确的分形维度。     

基于分形特征纹理图像分割方法

基于地毯法估计分形维数，提出了图像局部分形维数的最优估计方法。然后利用边缘信息和区域增长的方法，对自然场景的分形维数图像进行分割。仿真实验表明该方法分割效果很好，优于基于Hurst变换分割方法。     

分形理论在肝脏CT影像分割中的应用研究

针对肝脏CT影像的特点,提出了基于分形理论的分割算法。根据分形维数反映图像复杂程度的定义,通过计算两次突变的分维数,来确定图像的灰度值范围,并利用该灰度值范围确定阈值。并通过实验,表明利用分形维数所得到的阈值进行分割处理较传统方法有较大改进,且该方法计算的肝脏边缘分维数也为今后评价肝脏是否发生病变提供参考数据。     

基于分形维的语音去噪与音节分割

为提高现有小波去噪法的处理效果,准确有效判断出连续语音中各个音节的起止点,提出了基于分形理论的算法。该算法首先利用分形维与小波变换相结合的动态阈值算法进行语音去噪,从而提取出尽可能纯净的语音信号;在此基础上,计算分形维轨线,根据其均值对音节分割点进行判定。实验结果表明,该算法较好地实现了语音去噪和音节分割,鲁棒性较好,使得系统在低信噪比情况下仍保持较高准确率,在语音识别方面有较好应用前景。     

基于加权方差的煤矸石X射线图像分形维数最优估计算法

传统方法对于煤矸石X射线图像分形维数估计存在单层次缺陷,提出了基于加权方差的煤矸石X射线图像分形维数最优估计方法。由局域窗口特征检测方法获取图像的二维边缘像素特征分量,取其最大值构成图像采集的像素特征量,实现对图像的特征分解。在此基础上,提取二值化图像边缘轮廓特征量,采用包络轮廓线分割方法超分辨融合煤矸石X射线图像,建立煤矸石X射线图像的模板匹配模型。采用多层次纹理重建方法,获取图像的活动轮廓多层次分布集,结合加权方差获取图像方差和标准差,将图像的分形维数估计方差和标准差输入图像的相关性检测模板匹配函数中,进行图像分形维数最优估计。仿真结果表明,采用该方法进行煤矸石X射线图像分形维数估计的精度较高,自适应性较好,提高了煤矸石X射线图像的识别和检测能力。