关于具有相同分形维数但不同阶数的科赫曲线的空隙性的混淆

信息处理 图像处理 自习
2022-02-07 15:03:30

根据一些研究论文的做法,我正在尝试使用空缺性的概念对图像进行分类。为了验证我的方程和实现是否正确,我试图验证我的程序的输出——对于具有相同分形维数的图像,空隙度与图像的密度成反比——图像越密集,它的空隙度越低。

例如,如果我绘制两条三角形 Koch 曲线,一条为 4 阶,另一条为 6 阶(阶表示迭代),两者将具有相同的分形维数。然后你会期望 4 阶的图像具有相对较高的空隙度,因为它的密度较低。

现在,在计算了空隙度之后,您可以获得两个可能的图 - 非标准化和标准化空隙度。当我绘制非标准化的空隙时,我得到了正确的输出 - 4 阶曲线具有更高的空隙。而当我绘制归一化的空隙时,这些图会交换它们的位置,并且 6 阶曲线最终具有更高的空隙,这似乎是不正确的。

我所指的研究论文仅在其应用程序中使用了归一化的空白。我不确定我在哪里犯了错误。

空隙定义如下 -
对于 amxn 二值图像,您定义框大小 r,其中 r 的范围从例如 1 到 100。
空隙是为每个 r 定义的。对于给定的 r,它被计算为 (A+B)/B 的比率
其中 A = X 的方差
B = X 均值的平方

其中 X = 否。在大小为 rx r 的盒子中为 1s。因此,您计算 mxn 矩阵中所有可能大小为 rxr 的框的均值和方差。例如,然后 r 从 1 变化到 100,因此针对 r 的 100 个值计算空隙度值,之后您可以绘制空隙度。

对于所有 r,通过将 Lacunarity[r] 除以 Lacunarity[1] 获得归一化的空隙度。

所以我需要两个问题的帮助:
[1]我是否在空隙与密度成反比的概念上犯了错误,或者是我在绘制标准化空隙本身时犯了一些错误?

[2]有没有一种方法可以验证我是否正确实施了空隙计算?例如,如果有标准图像的空隙图是众所周知的。我可以为这些标准图像绘制空隙,并验证我是否得到了类似的空隙图。

2个回答

我认为这是一个概念问题。您的图像不是分形,它们是分形的近似值。空隙度是分形曲线的属性,而不是其近似值。科赫曲线具有特定的空隙。

您的程序计算了一个受空缺性启发的度量,从给定的近似值到分形。这个度量决定了图像的哪一部分可以被认为是给定比例的孔。

我以前从未见过的标准化漏洞。但它通过 r=1 处的值(图像中可能的最小比例)对曲线进行归一化。显然,在这个比例下,你的两个图像之间的差异是最大的,因为在更大的比例下它们应该是相同的(差异在于细节)。通过按此值进行归一化,预计差异较小的其他地方的比率将反转。

您问“我是否犯了概念错误”和“我是否犯了实施错误”。

对于这些,您必须回到“佳能”,回到原始来源。

以下是几个相当权威的来源:

我特别喜欢 MIT 链接的一点是,它有丰富的参考书目,其中包含 Mandelbrot 本人在 Physical Review 中的文章。比这更难获得更权威的信息。

他们经常提供工作示例,您可以将您的答案与他们的答案进行比较。

您的挑战之一是“图像”。在高空间分辨率宇宙中,您的“4 级”与“6 级”是正确的。如果你有足够少的像素,那就有问题了。像素是均匀分布的,但分形上的点通常不是。在某些时候,每个分形都会超过位图的分辨率,甚至是双精度数字表示

作为在质量检查图像处理方面有一定经验的人,我会给你一些成功的提示。

  1. 没有“银弹”,也没有“金石”可以从铅中炼金并赋予不朽。我们的工具箱中有工具,因此我们的目标是拥有一个平衡的中等大小的工具箱,您在使用所有工具时都拥有丰富的经验,并且您拥有丰富多样的工具。图像分类也是如此。您将获得一个单一的数字来表示空隙、(实际)周长、(实际)面积、(实际)高度或宽度以及其他汇总统计数据。我喜欢定向投射的垃圾箱结构,仿佛一扇窗户上的所有碎片都沿着地板、天花板、墙壁或空间中的一条随机线堆积成一堆。拥有足够好的一组将使您在大约 98% 的时间内到达您想去的地方。坚持这些会带来你想要的 98% 的结果。
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