基于多尺度拉东变换的图像感知质量评价

[目的]量化图像退化程度,提出了一种基于多尺度拉东变换的部分参考型图像质量评价方法。[方法]首先利用小波变换获得图像不同方向频率成分的小波子带,然后计算小波子带投影谱及投影谱的分形维数,并将这些分形维数组成向量作为图像的特征表示,最后计算原始图像与失真图像特征向量的1范数预测图像质量。[结果]该方法在LIVE标准图像库上进行测试,线性相关系数PLCC为0.949 1,等级相关系数SROCC为0.951 9,优于传统方法。[结论]该方法得到的客观质量评价与人的主观质量评价之间具有较好的一致性。     

基于多小波域变换和分形维数的图像融合算法

为了充分利用图像的纹理特征,本文将多小波变换方法和分形理论相结合,提出了一种新的基于多小波变换域方向对比度和分形维数的图像融合算法。该图像融合算法首先通过多小波变换进行原始图像分解,然后采用差分和维数法计算分形维数相应的低频分解系数,建立基于分形维数的低频融合规则,高频部分则根据方向对比度的值通过选择法或加权平均法进行融合计算。该算法对IR图像和可见光图像进行融合实验,采用图像熵、标准偏差以及质量度量这些客观指标评估图像融合的质量。实验结果表明,把分形维数与多小波变换方法相结合进行图像融合处理,图像融合质量和效率都明显提高。     

基于ndown的WRF模式降尺度方法研究

在WRF中尺度模式应用中,多层嵌套是一种常用的降尺度方案,能满足不同空间和时间分辨率研究的需求。而在实际应用中,对于已有的模拟结果分辨率不能满足应用需求,或者是研究区域发生了改变的问题,重新嵌套模拟的方法耗时久、效率低,尤其是需要模拟长时间序列气象数据时多层嵌套就有明显不足。本文利用WRF模式提供的单向嵌套降尺度功能,能有效地解决上述问题。     

不同分辨遥感影像下天山云杉林分形特征

【目的】研究分辨率改变较小的情况下的天山云杉林分形特征的稳定性,为天山云杉林区划调查提供依据。【方法】以天山云杉林为研究对象,选取分辨率为0.1 m(无人机影像)和0.5 m(WorldView-3影像)2种遥感影像,分别计算其分形维数,使用ENVI、PIX4D等软件对WorldView-3影像和无人机影像进行预处理,在MATLAB中分别采用双毯覆盖模型法和分形布朗运动法计算171个不天山云杉林样方的分形维数。【结果】(1)天山云杉林分形维数的取值范围主要集中在2.3～2.6;在WorldView-3影像下,采用双毯覆盖模型法和分形布朗运动法计算得到：天山云杉林分形维数的取值范围主要集中在2.2～2.7。(2)天山云杉林分形维数的值不会随着值数量的增加而发生较大的改变,始终处于稳定的取值区间内。【结论】无人机影像和WorldView-3影像下天山云杉林分形维数分别为2.451 3和2.478 2,2种不同分辨率(0.1和0.5 m)下的天山云杉林分形维数值取值区间基本相同,即天山云杉林在一定的分辨率下有着稳定的分形特征。     

基于分形理论的滨海新区土地利用空间格局变化研究

[目的]探讨基于分形理论的滨海新区土地利用空间格局变化。[方法]利用遥感和地理信息系统技术获取滨海新区1993-2008年城市土地利用现状数据,运用分形理论分别计算了各类用地的边界维数、半径维数、信息维数这3种分维,并对它们所揭示的土地利用空间格局变化特征予以分析。[结果]滨海新区各土地利用类型的空间分布具有明显的分形特征,而各地类3种分维值的大小和变化有效揭示出了研究区土地利用空间格局的复杂性、向心聚集性和均衡性的变化。未利用地、盐田的边界维数不断上升,表明其边界日趋复杂。港口码头、滩涂的边界日趋简单。耕地的半径维数大于2,表明其面积从中心到四周逐步增长;盐田、水域则在距城市中心的不同半径空间中较为均匀的分布;其余地类则从中心向四周分布逐步衰减。林园地、未利用地、滩涂信息维数值较小,呈现较为明显的集中分布;耕地、盐田的空间分布逐渐向外围集中;港口码头则在原有基础上建设面积不断向四方扩展;水域和居民点与工矿用地的空间分布较均匀。[结论]将分形理论运用于城市土地利用空间格局变化研究中能很好地弥补以往城市空间格局研究中定量论证的不足,具有较高的实践价值。     

基于分形理论的滨海新区土地利用空间格局变化研究

[目的]探讨基于分形理论的滨海新区土地利用空间格局变化。[方法]利用遥感和地理信息系统技术获取滨海新区1993～2008年城市土地利用现状数据,运用分形理论分别计算了各类用地的边界维数、半径维数、信息维数这3种分维,并对它们所揭示的土地利用空间格局变化特征予以分析。[结果]滨海新区各土地利用类型的空间分布具有明显的分形特征,而各地类3种分维值的大小和变化有效揭示出了研究区土地利用空间格局的复杂性、向心聚集性和均衡性的变化。未利用地、盐田的边界维数不断上升,表明其边界日趋复杂。港口码头、滩涂的边界日趋简单。耕地的半径维数大于2,表明其面积从中心到四周逐步增长;盐田、水域则在距城市中心的不同半径空间中较为均匀的分布;其余地类则从中心向四周分布逐步衰减。林园地、未利用地、滩涂信息维数值较小,呈现较为明显的集中分布;耕地、盐田的空间分布逐渐向外围集中;港口码头则在原有基础上建设面积不断向四方扩展;水域和居民点与工矿用地的空间分布较均匀。[结论]将分形理论运用于城市土地利用空间格局变化研究中能很好地弥补以往城市空间格局研究中定量论证的不足,具有较高的实践价值。     

分形维数计算方法研究进展

分形理论作为描述自然界和非线性系统中不光滑和不规则几何形体的有效工具,如何将其应用到林学与水土保持等学科中去,是目前学术界正在研究的热点问题.为此,该文在对分形理论进行概述的基础上,列举了描述分形维数的一般形式及计算分形维数的主要方法,包括标尺法、半方差法、PSD法,以及根据测度关系、相关函数、分布函数等方法求分维.对每一种方法的含义、基本模型及在相关领域的应用进行了阐述,并对分形理论的应用前景做了简单的评述.     

晋中市农业人口分布的分形研究

本文运用分形理论,以山西省晋中市为研究区域,结合统计分析和GIS技术,测算了其农业人口分形维数的盒子维数和关联维数,讨论了晋中市内各县市的农业人口分布的分形特征和分形规律。结果表明,农业人口分布呈现了自然科学所特有的分形特征———人口分形;不同地域人口分布情况直接受当地地形地貌的影响。     

分形理论在土壤科学中的应用现状与研究展望

本文介绍了分形理论的主要内容,概述了土壤科学的性质以及分形理论在土壤科学中的应用现状.在分析分形理论自身的不完善性以及当前土壤科学研究内容的不均衡性、不广泛性和不深入性等基础上,对分形理论应用于土壤科学的前景进行了展望.     

基于累积分布函数的统计降尺度模型校验方法适用性研究

为更精确的为区域气候模拟和预估研究提供参考,开展了基于累积分布函数的统计降尺度模型校验,在传统统计降尺度模型的基础上,使用基于累积分布函数的校验方法校正了SDSM模型预估的A2和B2情景下中国265个站点1961~2099年逐日温度数据,校正后A2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到85%,达到1的占6%;B2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到87%,达到1的占19%;斜率值接近1的站点分别增加了57%和51%;截距接近0的站点分别增加了31%和16%。校正后的模型能更好地预估出未来逐年稳定通过0℃的日期,也即生长季开始的日期。     

坡度的分形特征在山区管道设计中的应用

鉴于坡度因素在山区管道设计中的重要性,且目前没有一个特定的坡度指标能够综合反映区域内坡度分布特征及其与山区管道建设中诸多重要工程量之间的关系。利用MAPGIS技术生成管道途经区的坡度分布图,以此确定各个获得坡度段在区域内的分布情况,并使用分形和变换分形的方法对途经区坡度分布特征进行研究,获得坡度分布的分形和累计分形特征,并计算得到各个坡度段的分维值。结合相应区域内地质灾害的发育情况,管道线路施工图设计的热煨弯管用量及水工保护用量,探讨分维值与它们的关系,以期为山区管道设计提供有效的设计依据和技术方法。     

黄土坡耕地地表糙度的空间异质性研究

【目的】探讨微尺度下（2 cm×2 cm）地表糙度在侵蚀过程中的空间异质性规律,为进一步理解和定量化描述地表糙度与土壤侵蚀的相互耦合关系奠定基础,并为黄土高原坡耕地水土流失的治理提供一定的理论依据。【方法】以黄土高原不同耕作措施条件下（4种常见的农业耕作措施：人工锄耕、人工掏挖、等高耕作、直线坡（对照）的坡耕地为研究对象,通过室内人工模拟降雨实验,利用激光扫描仪获取地表糙度数据,运用地统计学和分形维数方法对地表糙度的空间分布特征及变异性进行研究。【结果】基本统计特征分析表明,黄土坡耕地地表糙度在整体上的分布较均匀,具有较弱的空间变异特征。半方差函数分析表明,黄土坡耕地地表糙度均表现出中等以上的空间自相关性,其空间自相关尺度范围为2.02-3.82 m。由空间结构特征引起的异质性占总异质性的比例较大。分形维数分析表明,黄土坡耕地地表糙度具有良好的分形性质,其分形维数介于1.59和1.91之间;随坡度的增大,各坡面地表糙度的空间分布趋向复杂,空间异质性增强;人工锄耕、人工掏挖、等高耕作坡面的空间异质性在小尺度范围内依次增强,具有良好的水土保持作用。【结论】造成地表糙度空间异质性差异的主要原因是由人为耕作和坡度所形成的空间结构特征。地表糙度的空间配置格局在小尺度范围上由人为耕作和坡度、在大尺度范围上由降雨及其侵蚀过程所控制。该研究结果可为进一步理解地表糙度与侵蚀的相互耦合关系奠定基础,并为黄土坡耕地的水土流失防治提供一定的科学依据。     

玉米应力裂纹的分形研究

玉米应力裂纹具有近似的自相似性,可用分形理论进行研究,利用盒维数的定义测量并计算了整个剖面上单裂,双裂和龟裂的平均分维值,提出了当量分维概念,计算并分析了不同干燥条件下得到的玉米样品的当量维数。     

分形理论与非线性经济系统

本文介绍了分形、分维的概念以及分维的计算，并用分形理论探讨了非线性经济系统的新结构、新规律，重点讨论了经济系统的自相似性，经济弹性与分维、经济奇怪吸引子及其维数。     

分形理论在湖泊富营养化评价中的应用

为了准确评价湖泊所处的营养状态,进而为湖泊富营养化的防治提供科学依据,首次提出了基于分形理论的湖泊富营养化的评价方法。该方法通过计算单个水质指标的分维数,由最大似然分类原则确定单个水质指标的评价分维指数,并采用加权平均法求算湖泊富营养化多个水质指标的综合评价级别。经全国30个湖泊实测水质资料的验证,分形评价方法具有计算精度较高、方法简单、计算工作量小的特点,为湖泊富营养化评价提供了一种较好的新方法。     

路面不平度的分形几何特征的图像分析方法

本文介绍了计盒维数的算法,提出了3维分形值的近似算法,运用Matlab软件设计了图像的处理和基于图像的计盒维数的计算程序。本文共选择了3种不同类型的路面作为研究对像,运用自行设计的程序进行了路面分形维数的计算。结果表明不同类型路面的分形维数相差较大,利用分形维数能够进行路面类型的准确分类。     

子自仿射集的Hausdorff维数

定义了箱维数,研究了其性质,并获得了Ｈａｕｓｄｏｒｆｆ维数和Ｐａｃｋｉｎｇ维数的另一表达式。最后,计算了一类子集的分数维。     

分形理论在植物根系结构研究中的应用

根系结构是影响植物生长的重要因素,本首次探讨了分形模型在植物根系结构研究中的应用,并以马尾松为例分析了马尾松根系结构与分形维数的关系,结果表明：马尾松细根含量越低,根桩含量越高,生长越好,分形维数越小,根系结构的各级含量,根桩量以及胸径,树高与植物根系结构分形维数之间存在显的回归关系,分形模型可以应用于植物根系结构特征的研究,从而为植物根系结构研究提供新方法。     

干燥过程中木材内部孔隙度变化的初步研究

该文采用一种全新的方法———分形理论来描述干燥过程中,木材内部孔隙度的变化情况.实验以银杏和板栗为试材,采用连续升温干燥的方法,并建立了不同干燥温度下木材重量和尺寸之间的双对数关系,计算得出木材内部孔隙度的分形维数.结果表明:木材内部孔隙度的分形维数是定量反映干燥过程中木材内部孔隙复杂程度新的有效指标.木材内部孔隙度分形维数的变化与干燥温度和木材含水率的变化相对应,随着干燥温度的升高,两种试材含水率逐渐降低,内部孔隙度的分形维数均逐渐增大,内部孔隙的复杂程度也增大.当干燥温度从20℃到100℃,试材从气干状态(含水率14%)到绝干状态,银杏木材内部孔隙度的分形维数变化在2.1057～2.8757之间,板栗的维数变化在2.0080～2.9238之间.板栗木材内部孔隙度的分形维数变化范围要比银杏大,说明在干燥过程中板栗内部孔隙变化的复杂程度要比银杏大,干燥银杏木材比干燥板栗木材相对容易,产生干燥缺陷的可能小于板栗.     

植物根系的分形及计算机模拟

基于计算机图像技术和分形理论,建立了植物根系分形度量的计算机模型,实现了对植物根系生长过程发育形态的计算机模拟。应用上述模型计算植物根系的分形维数与实际度量的维数基本一致,构造模拟的根系形态与实物不仅具有相近的分形维数,而且形态也非常相似。