fgdgfgdgdfdfgdfgd | Dimensiunea Fractala | ||||
|
Metode de evaluare a Dimensiunii Fractale |
Principiu |
Metoda presupune în principiu a verifica dacã
existã o lege de tip putere între un parametru mãsurat
M si scara de mãsurã s. Se cautã deci relatia: M(s)=csD
unde D este dimensiunea de similaritate sau, daca are valoare neîntreagã,
dimensiunea fractalã atasatã structurii evaluate. Se numeste
Dimensiune de autosimilaritate raportul dintre logaritmul numãrului
de segmente (n) în care se poate diviza structura mãsuratã
si scara de mãsurã (s):
D=log(n(s))/log(s). |
Metoda compasului |
Se aplicã în cazul curbelor - conturul unor figuri, al perimetrului unei insule, al conturului unei pete de cafea vãrsatã pe covorul nou etc. si presupune determinarea relatiei dintre lungimea aproximativã a curbei (u(s)) în functie de scara de mãsurã s utilizatã. fig.1 Concret, pentru figura 1, se defineste scara s ( valoare adimensionalã) ca raport între deschiderea compasului (a în mm) si dimensiunea maximã a gabaritului în care se poate încadra figura de mãsurat (diametrul Ferret în mm). Începând cu s=0.3 si pânã la s=0.01 (sau chiar mai jos dacã se poate) se determinã numãrul n(s) de segmente cu care se poate aproxima conturul mãsurat si implicit valoarea aproximativã a lungimii (perimetrului) ui=ni(si) *si . Apoi, într-un grafic dublu logaritmic se plaseazã punctele experimentale (log(u)vs(log(s)). Se determinã panta dreptei d trasate printre punctele experimetale (prin metoda celor mai mici pãtrate) si se poate determina dimensiunea fractalã atasatã D=1+d.
|
Metoda
box-counting |
Aceasta reprezinta una dintre metodele cele mai
fiabile si mai performante pentru analiza fractala a structurilor complexe.
Ea se preteaza bine si în cazuri în care alte metode implica
dificultati sporite de aplicare, cum ar fi structuri bidimensionale
foarte dezordonate si heterogene (cuprinzând elemente de tipuri
diferite - puncte, curbe, figuri plane cu forme variate). fig. 2 In exemplul din figura 2 se
remarca cele doua pante ce definesc la intersectia lor o scara critica
ce desparte practic doua clase diferite: cea a elementului de constructie
Df=DE=DT=1 pentru cazul în care scara devine mai fina de 8x8 pixeli
si cea atasata structurii arborescente generate prin modelare numerica
recursiva când Df=1.448 (DE>Df>DT) fig. 3 In mod asemanator se poate identifica
scara de la care se poate face tranzitia de la conceptul de structura
la cel de textura si apoi la limita de rezolutie a figurii atasate ce
este de cele mai multe ori de dimnsiune s.(fig.3)
|
Metoda "sand box" |
Este asemanatoare cu cea descrisa anterior, doar ca de data asta nu se mai procedeaza la divizarea progresiva a suprafetei ce înscrie obiectul de masurat ci, pornind de la un centru de "masã" al obiectului, se evalueaza un parametru: M(R) (masa, densitatea de puncte, lungimea unor fisuri) în functie de raza R a unei sfere (în 2D un cerc) ce creste progresiv de la un Rmin pâna la un Rmax. Pentru structurile fractale, perechile de valori Mi(Ri) si Ri verifica o relatie de tip lege putere de forma: M(R) ~ RD Determinarea exponentului D se face prin plotarea perechilor de puncte determinate dupa algoritmul descris mai sus în coordonate dublu logaritmice si determinarea pantei dreptei de regresie ce fiteaza cel mai bine punctele evaluate (fig 4) fig. 4
|
Metoda "slite island" |
Se aplica pentru evaluarea unor dimeniuni fractale cuprinse între 2 si 3, pentru suprafete rugoase. Fiind data o suprafata rugoasa, se marcheaza un interval cuprins între minimul absolut al cotelor tuturor punctelor ce alcatuiesc figura obiectului de evaluat si maximul absolut al acestora. Intervalul obtinut: H= max(max(A))-min(min(A)) fig. 5 sectiuni pentru diferte cote h
fig. 6 prelucrari
|
Multifractalii in analiza structurilor complexe |
Exista o serie de cazuri în care simplificarea în termeni de 0 si 1 (de tipul celei implicate, de exemplu, de metoda box-counting) nu duce la surprinderea unor caracteristici ale structurii sistemului complex (structura zgomotului - succesiunea aglomerarilor de paraziti- pe linii telefonice - problema importanta pentru declansarea studiilor ce au condus la aparitia analizei fractale datorita lui Mandelbrot; structura microscopica a unor materiale; anumite tipuri de analiza a suprafetelor). S-a dovedit necesar studiul modului în care partile structurii se coreleaza la diverse scari, incluzându-se factorul intensitate în evaluare. Aceste cerinte au condus la aparitia conceptului de multifractal.
|
©2003 Valentin Dan Grindeanuu |
Fractali Obiecte fractale Dimensiunea fractala Covorul lui Sierpinski Proiectant |