基于MATLAB的二维变模态分解（2D-VMD）自适应图像多模态分解系统

资 源 简 介

本项目实现二维变模态分解算法，可将输入图像自适应分解为多个本征模态函数。支持自定义模态分解数量K值和惩罚参数，适用于图像分解的前处理。

详 情 说 明

基于二维变模态分解（2D-VMD）的自适应图像多模态分解系统

项目介绍

本项目实现了二维变模态分解（2D-VMD）算法，能够将输入图像自适应分解为多个本征模态函数（BIMFs）。通过变分模态分解框架和交替方向乘子法（ADMM），系统能够有效提取图像的频域特征，适用于图像去噪、特征提取、纹理分析等多个应用领域。

功能特性

• 自适应分解：实现二维变模态分解核心算法，将图像分解为K个本征模态函数
• 参数自定义：支持模态数量K、惩罚参数α、收敛容差等关键参数灵活配置
• 完整处理流程：提供图像预处理、分解可视化、模态分量提取等一体化功能
• 多域分析：同时提供时域（图像空间）和频域（傅里叶频谱）的分析结果
• 质量验证：包含重构验证和收敛曲线，确保分解结果的准确性

使用方法

基本操作流程

1. 准备输入图像（灰度图像，M×N尺寸）
2. 设置分解参数（K值、α参数等）
3. 运行主程序执行分解计算
4. 查看输出的BIMFs分量、残差和频谱图
5. 分析收敛曲线验证算法稳定性

参数设置说明

• K值：模态分解数量，正整数，通常根据图像复杂度设定
• α参数：带宽惩罚参数，正实数，控制模态带宽
• 收敛容差：算法停止阈值，默认1e-7

输出结果

• K个本征模态函数（二维矩阵序列）
• 残差分量（低频背景信息）
• 频域分布特性图
• 能量收敛曲线
• 图像重构验证结果

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必需工具箱：图像处理工具箱、信号处理工具箱
• 内存要求：建议4GB以上，根据图像尺寸调整
• 存储空间：确保足够的临时文件存储空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心处理能力，包括图像数据读取与格式验证、二维变模态分解算法的完整实现、参数配置与输入校验、分解过程的实时监控与收敛判断、各模态分量的提取与存储管理、频域特性分析与频谱可视化、重构图像生成与分解精度验证、以及结果数据的综合展示与输出保存功能。