sierpinski三角形的維數 分形維數演算法

2021-10-13 12:17:30 字數 1358 閱讀 4956

分形維數演算法

分形包括規則分形和無規則分形兩種。

規則分形是指可以由簡單的迭代或者

是按一定規律所生成的分形,如

cantor

集,koch

曲線,sierpinski

海綿等。這些

分形圖形具有嚴格的自相似性。

無規則分形是指不光滑的,

隨機生成的分形,

如蜿蜒曲折的海岸線,

變換無窮的布朗運動軌跡等。

這類曲線的自相似性是近似的

或統計意義上的,這種自相似性只存於標度不變區域。

對於規則分形,其自相似性、標度不變性理論上是無限的(觀測尺度可以趨

於無限小)

。不管我們怎樣縮小(或放大)尺度(標度)去觀察圖形,其組成部

分和原來的圖形沒有區別,

也就是說它具有無限的膨脹和收縮對稱性。

因些對於

這類分形,

其計算方法比較簡單,

可以用縮小測量尺度的或者不斷放大圖形而得

到。分形維數

d=lnn(

)/ln(1/

2-20

如cantor

集,分數維

d=ln2/ln3=0.631

koch

曲線分數維

d=ln4/ln3=1.262;

sierpinski

海綿分數維

d=ln20/ln3=2.777

對於不規則分形,它只具有統計意義下的自相似性。不規則分形種類繁多,

它可以是離散的點集、粗糙曲線、多枝權的二維圖形、粗糙曲面、以至三維的點

集和多枝權的三維圖形,下面介紹一些常用的測定方法

[26]

尺碼法用某個選定尺碼沿曲線以分規方式測量,

保持尺碼分規兩端的落點始終在曲

線上。不斷改變尺碼

得到一系列長度

n越小、

n越大。

如果作lnn

ln圖後得到斜率為負的直線,這表明存在如下的冪函式關係n-d

2-21

上式也就是

mandelbrot

在《分形:形狀、機遇與維數》專著中引用的

richardson

公式。richardson

是根據挪威、澳大利亞、南非、德國、不列顛西

部、葡萄牙的海岸線丈量結果得出此公式的,

使用的測量長度單位一般在公里到

公里之間。海岸線絕對長度

l被表示為:

l=n1-d

2-22

他得到挪威東南部海岸線的分維

d1.52

,而不列顛西部海岸線的分維

d1.3

。這說明挪威的海岸線更曲折一些

[27]

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