基于自相关函数的自然纹理图像分形维数的估计

提出了一种估计分形维数的新方法,并利用该方法估计自然纹理图像的分形维数.分形维数是描述图像粗糙程度的主要参数.将分数布朗运动推广到离散情况,研究离散高斯噪声的自相关函数的性质.根据自相关函数的性质,获得估计分形维数的自相关函数方法.合成分形图像和自然纹理图像被用来检验该方法的准确性,并与计盒方法进行了比较,结果显示自相关法是准确的和有效的.      

多重分形及其在地形特征分析中的应用

采用多重分形谱进行地形特征的分析,多重分形谱参数分层次地刻画了空间内部的精细结构,突出了异常局部变化特征,因而能够获得准确的地形特征信息,并从复杂的地形数据中选出具有明显个性特征的区域,可与分形维数结合进行地形地貌的区域分类和路径选取.实验结果表明,多重分形的奇异谱函数比简单的分形维数能提供更多的信息,克服了分形维数相同情况下区域无法区分的困难,地形的提取特征结果更为符合实际情况,可被有效地用于导航和航迹规划过程中.      

基于BDS-GD的低截获概率雷达信号识别

针对在信号特征提取与识别中使用双谱估计数据量大、维度高的问题,提出了双谱对角切片（BDS）与广义维数（GD）相结合的识别方法。通过提取信号双谱对角切片减少数据量,并利用多重分形理论中的广义维数降低数据维度,对切片内部特性进行细微描述,基于距离测度提出特征评价指标,从而选出最具有区分度的3个阶数对应的广义维数作为特征向量,输入到最小二乘支持向量机中进行分类识别。使用4种低截获概率（LPI）雷达信号作为待识别信号,仿真结果表明,本文方法提取的信号特征在特征空间中有良好的聚集性和离散性,在0 dB信噪比下,识别准确率能达到92.2%,与选取的其他方法对比说明其具有很好的识别性能。      

基于DFT的水射流红外热像频域时空分析

基于二维离散傅里叶变换及空间频谱分析,对水射流湍流脉动的空间尺度进行了研究,得到了由红外辐射温度表征的被动标量湍流场在对流区、耗散区、惯性子区的特征空间尺度及其时间演化规律.对射流不同区域的关心点重新采样,得到湍流场中关心点的时间序列,利用一维离散傅里叶变换,分析了对流区大尺度涡中心、惯性子区小尺度涡中心、耗散区及射流轴心线上各关心点的湍流波动特征.计算了时间序列频谱的分形维数,研究了自由湍流不同尺度区间上述各关心点湍流脉动的分形特征.      

基于多重分形参数的高光谱数据特征提取

针对单一分形维数不能表征高光谱数据光谱局部吸收特征的问题,提出了基于光谱概率测度的多重分形参数特征提取方法.基于光谱信息度量进行光谱概率测度的计算,基于配分函数法估计得到尺度函数;通过对尺度函数求导计算出Holder指数,并对尺度函数勒让德Legendre变换计算出多重分形谱;从多重分形谱和Holder指数之间的函数关系提取表征多重分形谱形态的4个多重分形谱参数作为光谱特征参数;并应用于基于最小距离准则的航空推扫式高光谱成像仪(PHI,Prush-broom Hyperspectral Imager)图像监督分类.结果证明:利用基于光谱概率测度的多重分形参数特征提取方法提取的光谱特征参数进行分类得到的总体分类正确率达94.789%,分类精度明显高于利用信息量维数和多重分形谱特征提取方法进行分类的结果,证明了基于光谱概率测度的多重分形参数特征提取方法提取的多重分形参数的有效性和可靠性.     

全极化散射计极化失真误差校正方法

全极化散射计是一种新型微波散射计,可以同时测量目标的同极化和交叉极化散射系数.一方面能够解决传统散射计在海面风场反演中的风向模糊问题,提高海面风场测量精度,另一方面交叉极化散射系数可以有效提高海面风速测量范围,解决台风灾害监测和预报问题.利用全极化散射计数据进行高精度海面风场反演,首先需要解决全极化散射计系统极化失真误差导致无法准确测量目标不同极化散射系数的问题.本文基于全极化散射计信号模型推导了极化失真误差影响下极化散射系数模型,并对极化失真误差影响进行了定量分析.在极化散射系数模型基础上,通过引入海面散射特性假设和极化定标技术推导了极化散射系数校正模型.基于RADARSAT-2获取的不同区域海面全极化散射系数数据仿真误差影响下极化散射系数并利用该模型进行校正,结果表明该方法可以有效校正极化失真误差,显著提高极化散射系数测量精度.      

三维表面粗糙度的均方根波长评定

基于分形几何理论,通过分析随机粗糙表面的轮廓谱矩和表面谱矩的特性,提出了具有均一性和随机性的三维表面的均方根波长评定方法,并给出了理论推导及计算公式.还通过仿真模拟和对平面磨削试件的实测,验证了该方法的正确性.结论表明,对于不满足均一和随机性的表面,一般其加工纹理比较明显,可直接在垂直于加工纹理的方向上进行测量和评定,以此来表示三维表面的均方根波长.     

多重分形谱及其计算

多重分形理论是进行信号奇异性处理的有用工具,由于只有少数集合的多重分形谱可以有解析表达式,多重分形谱的计算是其中重要而又较难处理的问题.简要介绍了多重分形理论的一种形式体系,提出了一种采用动态链表来进行多重分形谱计算的方法,大幅度地降低了对存储器容量的要求.用所提出的方法对康托集进行了计算,计算结果与理论结果相符,表明了算法的有效性.     

Multifractal Spectrum and Calculation

多重分形理论是进行信号奇异性处理的有用工具 ,由于只有少数集合的多重分形谱可以有解析表达式 ,多重分形谱的计算是其中重要而又较难处理的问题 .简要介绍了多重分形理论的一种形式体系 ,提出了一种采用动态链表来进行多重分形谱计算的方法 ,大幅度地降低了对存储器容量的要求 .用所提出的方法对康托集进行了计算 ,计算结果与理论结果相符 ,表明了算法的有效性 .     

主动雷达导引头多路径效应的数字仿真

对于平整和起伏的地面或海面,分别给出了一种基于多反射点复杂目标的多路径回波的时域复包络波形数字仿真模型.采用随机分形插值算法利用地形实测数据对复杂的起伏地面和海面进行三维地形建模.对不同粗糙度地面上的低空目标的多路径回波进行了仿真计算,并使用主动雷达导引头数字仿真模型进行了多路径干扰环境下对低空目标的跟踪实验.仿真实验表明,多路径效应对雷达跟踪低空目标会产生较大的误差.     

时变海面复反射系数建模

基于二维时变海面模型和粗糙面电磁散射的低阶小斜率近似方法,研究了海面复反射系数的时变和统计特性.在电磁散射幅度基础上推导了粗糙面反射系数及其相干和非相干分量,相干分量理论计算公式与经验模型一致.仿真结果表明相干分量幅度与经验模型基本吻合,但相位中存在明显的起伏特性,这种起伏在经验公式中没有体现出来.引入Middleton相位差统计模型为反射系数时变特性建模,仿真数据统计与理论分布吻合较好,且概率密度函数的等高图可以很好地表征时变复反射系数间的相关特性.这种吻合性表明复反射系数在短时间尺度上满足高斯分布,但其幅度和频率被海浪长波调制.      

Tissue as a self-organizing system with fractal dynamics.

Cell is a supramolecular dynamic network. Screening of tissue-specific cDNA library and results of Relative RT-PCR indicate that the relationship between genotype, (i.e., dynamic network of genes and their protein regulatory elements) and phenotype is non-bijective, and mendelian inheritance is a special case only. This implies non-linearity, complexity, and quasi-determinism, (i.e., co-existence of deterministic and non-deterministic events) of dynamic cellular network; prerequisite conditions for the existence of fractal structure. Indeed, the box counting method reveals that morphological patterns of the higher order, such as gland-like structures or populations of differentiating cancer cells possess fractal dimension and self-similarity. Since fractal space is not filled out randomly, a variety of morphological patterns of functional states arises. The expansion coefficient characterizes evolution of fractal dynamics. The coefficient indicates what kind of interactions occurs between cells, and how far from the limiting integer dimension of the Euclidean space the expanding population of cells is. We conclude that cellular phenomena occur in the fractal space; aggregation of cells is a supracollective phenomenon (expansion coefficient > 0), and differentiation is a collective one (expansion coefficient < 0). Fractal dimension or self-similarity are lost during tumor progression. The existence of fractal structure in a complex tissue system denotes that dynamic cellular phenomena generate an attractor with the appropriate organization of space-time. And vice versa, this attractor sets up physical limits for cellular phenomena during their interactions with various fields. This relationship can help to understand the emergence of extraterrestial forms of life. Although those forms can be composed of non-carbon molecules, fractal structure appears to be the common feature of all interactive biosystems.     

二维海面上三维电大尺寸舰船目标电磁散射仿真

目标特征的建模、仿真和分析对于合成孔径雷达（SAR）基于图像的自动识别（ATR）系统具有重要的意义。研究了海面舰船目标的电磁散射计算以及雷达成像仿真。基于矩量法及其并行计算方法,对电大尺寸舰船目标及与海面复合的散射特性进行了研究,给出了不同频带、空间方位、极化的散射特性。在频域对回波数据作离散傅里叶逆变换,得到海面舰船目标的一维距离像。运用极坐标格式成像算法得到其二维聚束SAR成像结果,清晰地重构目标的轮廓。      

弹道测量误差的分形分析

利用分数 (形 )布朗运动 (FBM)模型 ,分析了飞行器弹道测量误差数据的分形特性 ;针对弹道测量数据的特点 ,提出了一种新的确定无标度区间的方法。仿真与实测数据处理结果表明 ,该方法精度较高 ,实用性好。利用 FBM模型估计了大量实测数据的分形维数 ,估计结果表明 :弹道测量残差数据的分形特性反映了测量环境和目标物理特性     

局部涂敷RAM复杂目标的电磁散射特性计算

给出了平行和垂直极化平面波投射到物体时散射场的通用表达式,阐述了确定目标主要回波源位置的方法,提出选取吸波材料涂敷区域的有效方法,同时分析了局部涂敷吸波材料(RAM)的复杂目标电磁散射特性的计算,最后给出计算结果,并经验证.这种方法提高了复杂目标雷达散射截面计算的精度,适用于工程应用.     

基于双基雷达原理的GNSS海面反射信号建模方法

全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术应用过程中接收机的测试验证需要反射信号产生源,以降低成本。信号的模型是GNSS-R信号产生源中的核心。针对缺乏相应模型的问题,提出了一种根据双基雷达原理建立GNSS海面反射信号模型的方法。首先,在分析GNSS海面反射信号特征的基础上,选取了恰当的海面反射点。然后,计算了雷达方程中的散射系数和散射面积,从而得到相应反射点的反射信号功率。最后,对所求得的反射信号参数进行仿真验证。验证的结果表明,反射信号的相关功率曲线与ZV模型理论曲线的相关系数优于0.98,能够有效地用于GNSS海面反射信号的生成。因此,该方法可为GNSS-R信号产生源的研制提供一定的理论支撑。     

ASAR imaging for coastal upwelling in the Baltic Sea

Analysis of Envisat Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) and Aqua/Terra Moderate Imaging Spectrometer (MODIS) infrared (IR) imagery of coastal upwelling in the southeastern Baltic Sea is presented. It is found that upwelling features are well distinct in the SAR images, and the leading imaging mechanism appears to be the change of the marine atmospheric boundary layer (MABL) stratification over the sea surface temperature (SST) front. This finding is supported by model calculations of the MABL transformation supplemented with the SAR backscatter calculations based on the CMOD4 model. In addition an empirical dependence of the SAR contrasts over the upwelling region on the wind speed and the SST drop is suggested. Finally, surface slicks accumulated in the sea surface current convergence zones generate additional distinct features in SAR imagery. This effect is interpreted within the framework of the coastal current circulation model based on analysis of the SST snapshot.