多重分形谱

摘要： 调制方式识别是电磁频谱战中的关键技术之一,已有星上识别方法智能化程度低、适应性差.针对此类问题,提出了一种基于多重分形谱和深度学习相结合的智能识别方法.首先分析了常见卫星通信信号的多重分形特性,构建了多重分形特征域矩阵.在此基础上,将该特征矩阵与深度学习残差网络相结合,并根据多尺度思想对残差网络结构进行了优化改进,改进后残差网络的多层自主细节特征提取优势完美契合了多重分形谱多尺度特征刻画能力,最终实现了卫星通信信号调制方式的有效识别.仿真结果表明,该方法具有较好的识别性能,当信噪比不低于1 dB时,平均识别率大于89%.

摘要： 目的为准确评价风沙冲蚀环境下钢化玻璃表面形貌,描述形貌演化过程,分析形貌损伤机理。方法进行了钢化玻璃风沙冲蚀损伤试验,利用激光共聚焦显微镜(LSCM)提取损伤表面形貌,利用透光率仪测试钢化玻璃透光率,综合使用分形维数、多重分形谱、透光率表征不同演化条件(冲蚀时间、冲蚀角度)下钢化玻璃表面形貌演化过程,识别冲蚀损伤特征及损伤阶段。结果不同冲蚀时间下,存在3个损伤阶段——快速增长期、中速增长期和稳定期,前2个阶段分形维数增速和透光率减速较快,稳定期透光率减速较慢,且分形维数将逐渐稳定在最大值(1.875)左右;不同冲蚀角度下,存在2个损伤阶段,中低冲蚀角(≤60°)下分形维数增速和透光率减速较快,高冲蚀角(>60°)下分形维数增速和透光率减速较慢。结论钢化玻璃表面冲蚀损伤机制为初生损伤和次生损伤,前者由风沙粒子单次冲击造成,后者是在后续沙粒持续冲击下由初生损伤诱发演化产生,前者复杂程度及对可见光的削弱能力大于后者;快速增长期、中速增长期和中低冲蚀角(≤60°)下以初生损伤为主,稳定期和高冲蚀角(>60°)下次生损伤大量增加。

摘要： 以800 kW离心压缩机系统的工作状态从平稳到喘振阶段的出口动态压力为分析对象,从多重分形角度研究了多重分形谱参数与出口动态压力之间的关系,着重研究了系统在喘振状态表现出的复杂非线性特征.通过控制系统出口防喘振阀的开度得到离心压缩机在不同工况下的出口动态压力.研究系统出口动态压力的结构函数在不同权重因子下的尺度特征和多重分形谱参数与离心压缩机出口动态压力的关系.研究结果显示,系统稳态时,动态压力结构函数的曲线线性特征较为明显,而随着系统从过渡状态进入喘振时,表现出明显的非线性和多重分形特征.从多重分形谱的形状可以看出,当离心压缩机在稳态时,多重分形谱的宽度△α最小,接近于零.随着系统进入喘振状态,宽度明显增加,而且在过渡过程时△α的变化量较大,系统的不稳定性增加.从出口动态压力的多重分形谱参数的变化可以看出,多重分形谱参数在离心压缩机的过渡状态均出现了突变特征,参数△α、αmax和Af(α)随着系统从稳态进入失稳时增大,但参数αmin和f(αmax)则反方向变化,并且参数△α、αmin、αmax的突变最为明显,这些特征可以作为系统进入过渡过程的判断依据.参数△α、αmin、αmax在喘振时的波动量远大于稳态时的波动量,表明在喘振时动态压力的分布不如稳态时均匀.参数f(αmin)在喘振初期出现了短暂的峰值平台,说明此阶段的动态压力峰值出现的概率最大,而且Af(α)的峰值也出现在喘振初期,这一特征可以用于初始喘振预测.研究结果能够为离心压缩机初始喘振的识别和预测提供新的依据,并可进一步用于压缩机喘振的主动控制中.

摘要： 针对GPS L1C信号中CNAV-2电文的帧同步问题,提出了基于多重分形谱的帧同步算法.在对待同步序列进行固定长度拆分的基础上,通过计算各拆分序列的多重分形谱宽度值分布,实现电文数据的粗同步.利用电文数据的结构特点,结合BCH编码码字已知的条件,对粗同步序列进行码字匹配,并最终实现电文数据的准确同步.仿真实验表明,在误码率较高的条件下,拆分序列的多重分形谱宽度值依然存在周期性的峰值分布,文中算法具有较好的抗误码性能.

摘要： 针对金融时间序列具有的多重分形特征,从分形的角度出发,对股票市场进行分析.基于多重分形指数分布和多重分形谱的两个特殊值,以传统欧式距离函数为测度函数,使用层次聚类法,对股票市场的金融时间序列进行聚类分析.研究结果表明,股票市场存在多重分形特征,且聚类结果显示,将股票分为绩优股、垃圾股、潜力股3大类较为合理.

摘要： 为提高侧扫声呐图像中沉船等目标信息的识别精度和识别效率,根据盒维数、毯维数与多重分形谱的侧扫声呐图像纹理特征提取算法,构建了基于分形纹理特征的Adaboost级联分类器沉船目标识别流程。结合实测侧扫声呐图像数据进行水下沉船识别实验,并与灰度共生矩阵和Tamura纹理特征的识别结果进行对比。研究表明,基于分形纹理特征的识别方法综合考虑了图像全局与局部纹理特征,且不依赖人工选取阈值参数与特征向量,可有效提高目标识别精度和识别效率。

摘要： 为研究锈蚀钢材的表面形貌特征,通过中性盐雾循环试验得到10组不同锈蚀程度的钢材试件,采用三维非接触式表面形貌仪采集试件表面的三维坐标数据,利用差分盒维数法计算钢材锈蚀表面的分形维数和蚀坑深度的多重分形谱,分析分形特征随锈蚀时间的变化规律.结果表明:锈蚀钢材表面具有分形特征;随锈蚀时间t的延长,分形维数D表现为先增加后减小的上下起伏变化规律;蚀坑深度的多重分形谱宽度△α大幅增大后连续减小,随后上下波动;△f以"连续增加—减小"的规律整体持续上升.

摘要： 为深入研究再生混凝土的破坏形态和内部裂纹扩展情况与普通混凝土之间的差异,以不同再生粗骨料(RCA)取代率的再生混凝土为研究对象,利用Phoenixv | tome | xs240微焦点工业CT获取再生混凝土加载到90％预估破坏荷载的二维扫描图像,借助Photoshop CS6图像处理软件,对材料内部破坏裂纹进行提取,进而基于分形几何理论,以分形维数及多重分形谱表征裂纹的分形扩展规律,建立分形维数和多重分形谱特征参数与RCA取代率和再生混凝土抗压强度的关系.结果 表明:再生混凝土的细观受力破坏模式与普通混凝土不同,其受力破坏形态不仅取决于粗骨料与水泥浆体的界面黏结强度,还取决于RCA自身性能,当裂纹发展至天然粗骨料或强度较高的RCA时会绕过骨料表面继续发展,发展至强度较低的RCA时会贯穿骨料;分形维数可定量描述混凝土材料内部细观裂纹的整体扩展情况,即裂纹越丰富,分形维数越大;多重分形谱可反映从局部到整体不同层次的细观裂纹特征,裂纹分形维数和多重分形谱特征参数均与RCA取代率呈线性下降关系,与抗压强度呈线性增长关系;本研究可为再生混凝土在大型结构工程中的广泛应用奠定理论和实验基础.

摘要： 以SF6气体绝缘组合电器（GIS）为研究对象，完善了反映设备内部四种典型绝缘缺陷的物理模型，利用研制的局部放电(PD)荧光光纤传感系统，获取了用绝缘缺陷模型产生的PD光信号，并构建出相应的Φ-u-n三维图谱及其灰度图像。同时，针对简单分形特征不足以描述PD灰度图像而导致模式识别率较低的问题，采用具有分析灰度图像丰富特征信息能力的多重分形谱技术，提出一种计算PD光信号灰度图像的多重分形谱概率算法，通过对多重分形谱中各特征信息的物理意义分析，提取了用于PD模式识别的特征量，并选用改进共轭梯度算法的反向传播(BP)神经网络作为分类器，研究结果表明：多重分形谱可有效描述PD灰度图像不均匀程度及其不同层次的几何结构特征，对四种典型绝缘缺陷产生的PD进行分类识别其正确率均在87%以上，优于用盒维数与信息维数作为特征量的识别。

摘要： 本文对聚合物PtBuA薄膜进行不同温度下原子力显微镜表面形貌的实验研究,并用多重分形谱定量表征和比较了温度对聚合物薄膜表面形貌的影响.

摘要： 分别在CD40润滑油和加入添加剂的CD40润滑油润滑条件下,通过销2盘摩擦磨损试验机对船用柴油机活塞环和缸套进行磨合磨损试验,提取摩擦力的时间序列信号,应用分形维数和多重分形谱研究了摩擦力的分形行为.结果表明:摩擦力信号具有分形特征;随着磨合磨损过程的进行,信号的分形维数和多重分形谱出现规律性的变化;不同阶段信号的分形维数趋于减小,与磨损表面粗糙度的变化规律一致;不同阶段信号的多重分形谱呈现出递增或递减趋势,反映了磨损表面的动态变化过程.因此,摩擦力信号的分形维数和多重分形谱可以对磨合磨损过程进行定量分析.

摘要： 通过对华南12个主要热液铀矿田及其邻区,遥感图像目视解译、盒计维数和多重分形谱的计算,发现矿田区遥感图像具有三方面的特征:不同解译尺度下的纹理多向性、大的分型维数值和对称的多重分形谱.这三方面的特征与热液铀矿产于多期次构造-岩浆作用背景和赋存于断裂发育破碎强烈的地段事实相对应.因此,这3个特征可以作为识别标志用于热液铀矿田成矿条件评价和远景预测。

摘要： 分别在CD40润滑油和加入添加剂的CD40润滑油润滑条件下,通过销2盘摩擦磨损试验机对船用柴油机活塞环和缸套进行磨合磨损试验,提取摩擦力的时间序列信号,应用分形维数和多重分形谱研究了摩擦力的分形行为. 结果表明:摩擦力信号具有分形特征;随着磨合磨损过程的进行,信号的分形维数和多重分形谱出现规律性的变化;不同阶段信号的分形维数趋于减小,与磨损表面粗糙度的变化规律一致;不同阶段信号的多重分形谱呈现出递增或递减趋势,反映了磨损表面的动态变化过程. 因此,摩擦力信号的分形维数和多重分形谱可以对磨合磨损过程进行定量分析.

摘要： 在研究时尚商品特殊属性和价格特点的基础上,分析了适合进行多重分形分析的时尚商品类型,针对大众时尚商品的价格时间序列,采用G-P算法计算出时尚商品多重分形分布的广义维数谱,验证了该类时尚商品价格时间序列的多重分形特征.在分析样本数据特点基础上,提出用多重分形谱的直接算法计算该类时尚商品价格时间序列的多重分形谱,并讨论了奇异指数α的变化幅度与价格变化的关系和多重分形谱参数f(α)变化与价格变化的关系.通过实例分析,得到大众时尚商品价格时间序列多重分形谱变化与其价格变化具有一致性的变化规律,通过时间序列多重分形谱的变化,进而进行价格的预测.

摘要： 基于多重分形谱的物理意义,探讨多重分形对金属失效典型形貌断口图像的处理,从中提取金属失效断口的尺寸分布特征谱来进行分类。利用多重分形谱具有标度不变性来描述断口图像的尺寸分布,对韧性拉伸断口、河流花样、韧性沿晶及裂纹扩展等典型形貌的金属失效断口图像进行处理,并进行特征提取及分类。实验表明,利用多重分形谱对典型形貌的失效断口图像分类是可行的,并且有较好的效果。

摘要： 论文基于多重分形谱的物理意义，探讨多重分形对金属失效材料典型形貌断口图像的处理，从中提取金属材料断口的尺寸分布特征谱来进行分类.利用多重分形谱具有标度不变性来描述金属材料断口图像的尺寸分布，对腐蚀和韧性疲劳后的不锈钢、黄铜及紫铜等典型形貌的断口图像进行处理，并进行特征提取及基于神经网络的分类.实验表明，利用多重分形谱对典型形貌的金属材料断口图像分类是可行的，并且有较好的效果。

摘要： 本文针对往复式空压机表面振动非稳态与多激励性的特点,从非线性动力系统理论角度进行信号的分析与处理.运用小波模量最大值对气阀盖表面的振动信号消噪,计算气阀不同状态时的多重分形维数谱,定义故障特征向量,从而识别不同的故障.结果表明,这种方法对气阀故障诊断是较为成功的.

摘要： 本发明涉及一种基于多重分形谱的裂纹特征表征方法及系统，方法包括获取裂纹图像，对裂纹图像进行预处理，得到预处理后的裂纹图像；对预处理后的裂纹图像进行分割，获得子图像；构建子图像的多重分形谱，根据多重分形谱的奇异性指数、多重分形奇异谱以及预设的权重因子建立子图像组合后的多重分形谱；将组合后的多重分形谱进行可视化处理，生成以颜色表示数值关系的色度图；根据色度图表征裂纹扩展的分形特征。本发明能够量化描述图像中包含的复杂裂纹细节，克服了现有技术中裂纹特征表征方法存在的裂纹图像识别准确率低、特征表征准确性不足以及无法量化描述图像中包含的复杂裂纹细节的问题。

摘要： 基于多重分形谱的SAR图像二次成像方法，包括步骤：对SAR图像像元进行二维局部延迟自相关分析或伪魏格纳时频展开，获得四维数组，四维数组包括原始自变量和二维延迟分量(或二维频率分量)；保留原始自变量，对二维延迟分量(或二维频率分量)进行二维多重分形谱分析，获得SAR图像局部点的多重分形谱；遍历原始SAR图像各空间点，对多重分形谱进行处理，得到SAR图像的多重分形谱SAR二次成像结果。该方法可利用多重分形理论对自然场景描述的优势，通过二次成像得到的多重分形谱SAR图像，该图像同时包含空间图像信息和多重分形谱信息，可以为SAR图像特征提取提供更丰富的细节，为SAR图像解译提供一种新思路。

摘要： 本发明公开了一种基于声发射时变多重分形谱的岩爆预测预报方法和装置，属于岩爆预测技术领域。方法包括：按照声发射时间序列，利用滑动事件窗口对时序声发射绝对能量数据进行截取，得到多个声发射绝对能量的截取数据；计算每个声发射绝对能量截取数据对应的多重分形谱函数，以得到多重分形谱和奇异指数，并计算各多重分形谱的谱宽；对比所有的多重分形谱的谱宽，得到谱宽持续增大的起始点，并将该点作为岩爆预测预报的特征点；将特征点所对应的岩爆实验加载最大主应力值与岩石试件单轴抗压强度的比值作为岩爆预测预报的判据。贴合岩石变形破坏过程中的声发射时变特征，实现对岩爆破坏的定量化预测，使得岩爆预测预报更加精准并指导工程实践。

摘要： 本发明公开了一种基于多重分形谱特征的非高斯型海底地貌类型识别方法。包括如下步骤：1)根据海底深度测量数据计算深度分布偏度和峰度，判断地形是否为非高斯型地形；2)计算非高斯型地形的多重分形谱特征；3)将多重分形谱特征作为原始变量，应用因子分析方法提取地貌因子；4)根据地貌因子，应用支持向量机设计地貌类型分类器；5)计算待识别地貌的地形深度分布偏度和峰度，判断地形的非高斯性，计算非高斯型地形的多重分形谱特征及其地貌因子，应用设计的分类器识别地貌类型。本发明具有方法简单、计算量小、识别准确率高、节约人力等优点。本发明适用于非高斯型海底地貌类型识别。

摘要： 本发明提供一种多尺度重构吸引子多重分形谱的悬臂梁损伤辨识方法，包括：通过动力量测系统采集悬臂梁的原始加速度信号，对预处理后的加速度信号实施平稳小波分解，得到多尺度子信号；选取能够表征悬臂梁主要振动特性的多尺度子信号进行相空间重构及归一化处理，得到归一化的多尺度重构吸引子；构建多尺度重构吸引子的多重分形谱，建立基于多重分形谱奇异性指数的损伤指标；依据损伤指标的相对数值大小识别并定位悬臂梁损伤。本方法能够从多重分形的角度量化多尺度相空间域的结构损伤特性，突破了现有技术中悬臂梁损伤表征方法存在的识别准确率低、损伤敏感性弱、抗噪能力不足的问题，提供了一种简便、快速、准确的悬臂梁损伤辨识方法。

摘要： 本发明公开了一种基于声发射时变多重分形谱的岩爆预测预报方法和装置，属于岩爆预测技术领域。方法包括：按照声发射时间序列，利用滑动事件窗口对时序声发射绝对能量数据进行截取，得到多个声发射绝对能量的截取数据；计算每个声发射绝对能量截取数据对应的多重分形谱函数，以得到多重分形谱和奇异指数，并计算各多重分形谱的谱宽；对比所有的多重分形谱的谱宽，得到谱宽持续增大的起始点，并将该点作为岩爆预测预报的特征点；将特征点所对应的岩爆实验加载最大主应力值与岩石试件单轴抗压强度的比值作为岩爆预测预报的判据。贴合岩石变形破坏过程中的声发射时变特征，实现对岩爆破坏的定量化预测，使得岩爆预测预报更加精准并指导工程实践。

摘要： 本发明涉及一种基于多重分形谱的裂纹特征表征方法及系统，方法包括获取裂纹图像，对裂纹图像进行预处理，得到预处理后的裂纹图像；对预处理后的裂纹图像进行分割，获得子图像；构建子图像的多重分形谱，根据多重分形谱的奇异性指数、多重分形奇异谱以及预设的权重因子建立子图像组合后的多重分形谱；将组合后的多重分形谱进行可视化处理，生成以颜色表示数值关系的色度图；根据色度图表征裂纹扩展的分形特征。本发明能够量化描述图像中包含的复杂裂纹细节，克服了现有技术中裂纹特征表征方法存在的裂纹图像识别准确率低、特征表征准确性不足以及无法量化描述图像中包含的复杂裂纹细节的问题。

摘要： 本发明涉及基于信号融合和多重分形谱算法的刀具状态监测识别方法，包括以下步骤：步骤1：在切削过程中采集切削力信号和振动信号；步骤2：对步骤1采集的切削力信号和振动信号，进行降噪处理，步骤3：将降噪后的信号序列分析信号的多重分形特性，通过多重分形特性，寻找信号与刀具磨损之间的联系，并从计算得到多重分形谱中提取相关的特征向量，用这些特征向量表征信号与刀具磨损之间的关系，步骤4：将步骤3提取的特征向量合并为特征矩阵，作为输入参数变量，构建刀具磨损状态监测的支持向量机模型，利用优化后的支持向量机模型对未知状态进行刀具状态的诊断，采用本发明的方法，对刀具状态具有较高的识别率。

摘要： 基于多重分形谱的SAR图像二次成像方法，包括步骤：对SAR图像像元进行二维局部延迟自相关分析或伪魏格纳时频展开，获得四维数组，四维数组包括原始自变量和二维延迟分量(或二维频率分量)；保留原始自变量，对二维延迟分量(或二维频率分量)进行二维多重分形谱分析，获得SAR图像局部点的多重分形谱；遍历原始SAR图像各空间点，对多重分形谱进行处理，得到SAR图像的多重分形谱SAR二次成像结果。该方法可利用多重分形理论对自然场景描述的优势，通过二次成像得到的多重分形谱SAR图像，该图像同时包含空间图像信息和多重分形谱信息，可以为SAR图像特征提取提供更丰富的细节，为SAR图像解译提供一种新思路。

摘要： 本发明公开了一种基于多重分形谱的交流输电线路故障识别方法，首先读取由量测端的高速采集装置获取的相电压，并根据叠加原理求得5ms时窗内的电压故障分量；然后计算电压故障分量的质量分布概率Pi(ε)，根据多重分形理论计算出奇异性指数α的最大值αmax和最小值αmin；最后利用最大值与最小值之差Δα进行区内外故障识别。若其中任意一相或多相电压故障分量符合Δα＞Δαset时，判断为区内故障；若三相电压故障分量均符合Δα≤Δαset时，判断为区外故障。本发明所述方法能够快速准确的识别区内故障和区外故障。