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图像分维是分析图像复杂度和自相似性的重要指标,在纹理分析、医学影像等领域有广泛应用。以下是几种经典分维计算方法的实现思路:
盒计数法: 通过不同尺寸的网格覆盖图像,统计非空网格数量与网格尺寸的关系。在双对数坐标系中拟合直线,其斜率即为分形维数。关键要处理网格尺寸的等比数列划分和边缘补全问题。
差分盒维法: 改进的盒计数法,通过三维盒子覆盖图像灰度曲面。需要考虑灰度值归一化处理,以及不同高度方向的盒子划分策略。对噪声具有更好的鲁棒性。
功率谱法: 基于傅里叶变换的频率域分析方法。计算图像功率谱后,在双对数坐标中拟合频谱衰减斜率,通过公式转换得到分维值。需要注意高频分量的截断处理。
多重分形分析: 通过定义不同阶数的配分函数,计算广义维数谱。需要重点解决概率测度计算和Legendre变换的数值稳定性问题。
这些算法在实现时都需要注意:灰度图像预处理(去噪/归一化)、尺度范围的合理选择、最小二乘拟合的权重设置等关键环节。好的分维计算结果应该在不同尺度区间呈现良好的线性特征。