多标度分形理论及其在语音质量客观评价中的应用

探讨了多标度分形理论在语音信号处理中的应用,提出了语音信号的多标度分形分析 MFASS（Multifractal Approachof Speech Signal）方法,并在 MFASS基础上提出了一种新的基于输出方式的语音质量客观评价方法——OMBFD（ObjectiveMeasures Based on Fractal Dimension）方法。该方法利用多标度分形维数来描述语音信号的质量特征。实验结果表明,OMBFD方法能够描述语音质量好坏程度,其评价结果与主观评价分的相关度达到0.75以上。     

树状分形结构的计算机模拟

运用扩散有限凝聚模型模拟在直角网格、正三角形网格、正六边形网格中的树状分形结构.此外,为消除运动方向所带来的影响,以金属小球在电场中运动来模拟树状分形结构的生成.对不同线电荷密度的模拟结果利用Sandbox方法计算相应的分维数,得到分维数随着线电荷密度的增加而减少的现象符合已有实验的结果.     

基于二维空间的语音分形处理算法

提出了一种二维空间的语音分形增强算法。算法对已加窗、模块化的语音数据进行二维傅里叶变换。以分形维数构成自适应滤波器,降低噪声,增强语音,得到清晰的信号。研究表明,分形算法可以弥补传统线性分析方法的不足,二维自适应滤波前后语音的包络形状较好地保持了原始语音信号的特征,算法减小了由于非平稳噪声的影响,并有效抑制了音乐噪声。     

新IFS分形图象盒维数的EMMS位模拟计算

针对新获取的IFS分形图像进一步分析的需要,提出位模拟分维计算,极大地改进了原有盒维数计算的诸多不便,在普通PC机上一次性的计算即可满足一般性要求,或提供进一步处理的精质数据。完成了完整的实用软件,并采用该算法具体计算了墨竹叶分形集和扩散集及另外几种标准IFS集合的盒维数     

分形聚集逾渗性质的计算机模拟

提出3种模型——小尺寸随机逐次成核生长模型和二维及三维代代聚集生长模型,在不同的近邻条件下和不同尺寸的网格中,通过蒙特卡罗模拟,系统地研究了一维、二维和三维分形聚集的逾渗性质.计算结果显示,分形聚集的逾渗阈值仅取决于空间维数和近邻条件,与模型的网格大小无关,是分形系统固有的临界属性;生长概率等于逾渗阈值时,聚集体可以无限生长并保持分形维数恒定,此时的分形维数只是空间维数的线性函数.     

新IFS分形图象盒维数的EMMS位模拟计算

针对新获取的IFS分形图像进一步分析的需要，提出位模拟分维计算，极大地改进了原有盒维数计算的诸多不便，在普通PC机上一次性的计算即可满足一般性要求，或提供进一步处理的精质数据。完成了完整的实用软件，并采用该算法具体计算了墨竹叶分形集和扩散集及另外几种标准IFS集合的盒维数。     

分形维数海豚哨声信号检测方法

针对海豚哨声信号自动检测的问题,提出一种基于分形维数的自适应阈值海豚哨声信号检测方法。对待检测声信号计算盒分形维数,根据得到的盒分形维数特征值,通过模糊C均值聚类自适应确定检测阈值,实现海豚哨声信号的自动检测。文中对水池录制的海豚声信号进行了数据分析,利用哨声信号盒分形维数对哨声信号段与非信号段进行检测,并与基于谱熵的方法进行对比,获得了较高的检测率以及较低的虚警率,可以适用于海豚哨声信号的自动检测与分割。     

分形理论在光谱识别中的应用

分形理论是研究一类不规则、混乱复杂,但其局部和整体具有相似性体系的科学。分形维数是分形理论中用于描述对象的不规则度和自相似性的基本度量。文章以符合朗伯-比尔定律的光谱信号为研究对象,在概述分形几何基本原理的基础上,提出了以分形维数作为光谱识别特征的方法,运用相空间重构得出了光谱信号的分形维数,通过对光谱信号的分形维数进行比较,达到识别不同光谱的目的,最后举例对该方法进行了说明。     

海杂波背景下的目标检测新方法

提出了一种基于分形布朗运动模型的S波段雷达海杂波分形维数提取方法.分析了基于记忆库混沌时间序列预测方法，引入一种改进核函数的支持向量机分类器.在此基础上，提出了一种新的海杂波背景下目标检测方法.应用S波段雷达实测海杂波数据，计算得到了该信号的分形维数与Lyapunov指数，验证了S波段雷达海杂波的混沌分形特性.仿真实验结果验证了该方法具有较强的检测能力和抗杂波性能. 关键词： 分形布朗运动 分形维数 记忆库预测方法 支持向量机分类器     

均匀核化过程中凝结核分维数研究

运用分子动力学模拟方法,对水蒸汽均匀核化凝结过程进行了研究.采用分形理论分维数统计中的小盒计数法,对二维条件下凝结核的分维数的变化规律进行了统计计算.模拟结果表明,水蒸汽均匀核化过程中所形成的凝结核表面的分维数并非一过程量,凝结核表面分维数并不随凝结核的长大而变化,当凝结核长大到一定程度后,其表面分维数将达到一恒定值.本文对初始温度为500℃,密度分别为100和200 kg/m3的过热水蒸气冷却到20℃的过程进行了模拟,水蒸汽在二维均匀核化过程中所形成的凝结核表面分维数为1.79.     

基于MMFD-FCM的退化状态识别方法及其应用研究

为了有效地对机械设备运行状态进行监测,进而对其性能退化状态进行识别,提出一种基于形态多重分形维数(MMFD)与模糊C均值聚类(FCM)的性能退化状态识别方法;该方法首先计算机械设备振动信号的形态多重分形维数,以此作为性能退化特征指标;该特征指标能够有效反映峰值在振动信号中概率分布的不均匀程度,从而定量描述振动信号的性能退化状态,并且与多重形态分形维数相比,利用数学形态学计算的MMFD精度更高,计算速度更快;在此基础上,鉴于不同退化状态之间的模糊性,针对性地采用模糊C均值聚类方法对特征指标进行模糊聚类,从而有效识别性能退化状态;将该方法应用于滚动轴承全寿命周期振动信号中,分析结果验证了该方法的有效性。     

应用分形理论探讨炸药的撞击感度

 根据分形几何的周长-面积公式及线性回归原理,对TATB等六种炸药样品的落锤试验的分幅图像进行了图像处理和分形维数计算。从中发现,越钝感的炸药样品,分形维数越大。因此,可以认为,用炸药样品的分形维数来鉴别撞击感度是基本可行的。     

具有二维fBm特征的分层介质粗糙面电磁散射的特性研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,推出了不同极化状态下的双站散射系数公式.采用二维fBm分形粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面,结合二维fBm分形粗糙面的功率谱导出了平面波入射二维fBm分形分层介质粗糙面的散射系数计算公式.通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了分维、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度及入射波频率对双站散射系数的影响,得到了二维fBm分形分层介质粗糙面散射系数的分维特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征. 关键词： 电磁散射 二维fBm分形粗糙面 分层介质 微扰法     

闪电的分形特征研究及其在自动识别中的应用

利用2009年夏季青海地区的快电场变化测量仪的野外观测资料, 对120例地闪和77例云闪辐射场信号的分形特征进行了深入研究, 结果表明地闪辐射场信号的分形维数与云闪辐射场信号的分形维数有明显的差别, 再利用闪电的分形维特征, 构造了5个特征值, 将其作为支持向量机的输入进行地闪和云闪不同放电类型的识别, 有效识别率达到95%以上; 通过构造地闪辐射场时间序列信号的分形维数轨迹图表明分形维数最低点对应于原时间序列的回击位置, 利用分形维数轨迹中的最低点的位置能够快速准确地对地闪辐射场信号的回击点进行检测, 检测率可达到100%. 分形维是闪电的一种具有鉴别性的特征, 可用于闪电的智能分析与自动化处理. 关键词： 闪电信号 分形维数 支持向量机 自动识别     

基于多重分形谱的高光谱数据特征提取

针对单一分形维数在高光谱数据处理中的不足,提出了一种基于多重分形谱的光谱信号奇异性特征提取方法,引入多重分形谱表征光谱曲线的奇异性特征.该方法根据分形测度将光谱曲线进行划分,用光谱概率测度计算配分函数,通过尺度指数的Legendre变换实现光谱曲线多重分形谱的提取,根据各类地物间的类别可分性准则Bhattacharyya距离选择有效特征,最后利用地物分类实验来验证该方法的有效性.实验结果表明,多重分形谱用于分类时分类精度达95.2%,当其维数为原数据波段数的10%时,总体分类精度仍可达82.2 %.多重分形谱表征了具有相同奇异性的波段子集的分形维数,准确的描述了光谱曲线的奇异性和分布特点,该方法能够有效地实现高光谱数据的特征提取.     

语音信号序列的Volterra预测模型

对给定的英语音素、单词和语句进行了采集并完成预处理. 分别应用互信息法和Cao 氏法确定了实际采集的语音信号序列的延迟时间和嵌入维数, 以完成语音序列的相空间重构. 通过计算实际采集的语音信号序列的最大Lyapunov指数, 完成了语音信号的混沌特性识别, 判定其具有混沌特性. 引入Volterra级数, 提出了一种具有显式结构的语音信号非线性预测模型. 为克服最小均方误差算法在Volterra模型系数更新时固有的缺点, 在最小二乘法基础上, 应用基于后验误差假设的可变收敛因子技术, 构建了一种基于Davidon-Fletcher-Powell算法的二阶Volterra 模型(DFPSOVF), 并将其应用于具有混沌特性的语音信号序列预测. 仿真结果表明: DFPSOVF非线性预测模型对于单帧和多帧语音信号均具有更好的预测精度, 优于线性预测模型, 并且能够很好地反映语音序列变化的趋势和规律, 完全可以满足语音预测的要求; 可以根据语音信号序列的嵌入维数选取预测模型的记忆长度. 所提出模型可以为语音信号重构和压缩编码开辟一条新途径, 以改善语音信号处理方法的复杂度和处理效果.     

二维分数布朗运动(FBM)随机粗糙面电磁散射的基尔霍夫近似

采用二维FBM分形函数来模拟二维实际粗糙面,利用基尔霍夫近似给出了FBM粗糙面的电磁散射场和散射截面的计算公式.数值计算并分析了散射截面与分维、特征长度及入射频率的关系,并与高斯相关分布和指数相关分布粗糙面的散射结果做了比较 关键词： FBM粗糙面 分形 电磁散射 基尔霍夫近似     

树状分形结构形成过程的实验研究

对大量金属小球在强电场作用下运动形态的演化全过程用联机摄像装置进行了实时拍摄,通过用Sandbox方法计算其稳定状态的分维数,系统地研究了分维数随电压的变化关系.结果表明：在一定电压范围内金属小球聚集体通过自组织过程形成稳定的树状分形结构,其分维数随外加电压的增加而减小.该结果对研究耗散结构的形成机理和外界动力对耗散结构的形貌影响具有参考价值. 关键词： 分形生长 自组织过程 树状结构 分维数     

截断半径变化对汽液界面参数和分维数的影响

本文在分形理论基础上,采用分子动力学模拟方法研究了在平衡状态下的汽液界面参数,得了界面区内的密度、 温度、压力张量、表面张力和分维数的分布。研究表明,利用分形理论可以较好的反映汽液界面的特性。势函数的截断半 径对汽液界面参数和分维数的模拟值存在影响。     

二维导体粗糙面电磁散射的分形特征研究

采用二维归一化带限Brown分形函数来模拟二维分形粗糙面,主要利用基尔霍夫近似给出了该导体粗糙面的电磁散射场.导出了平均散射场、平均散射系数和散射强度方差的计算公式.讨论了散射场分布与分维的关系,获得了散射场波峰拟合线的斜率与分维D满足线性关系这一重要结论. 关键词：