用扩散方程对图像进行扩散是什么意思

2020-11-23 22:20:50 字数 4584 阅读 6491

1楼:建文帝水瓶

对流扩散方程表征了流动系统的质量传递规律,求解此方程可得出浓度分布。此方程系通过对系统中某空间微元体进行物料衡算而得。对于双组分系统,a组分流入某微元体的量,加上在此微元体内因化学反应生成的量,减去其流出量,即为此微元体中组分a的积累量。

考虑到组分a进入和离开微元体均由扩散和对流两种作用造成,而扩散通量是用斐克定律(见分子扩散)表述的,于是可得如下的对流扩散方程:式中dab为组分a在组分b中的分子扩散系数;ra为单位时间单位体积空间内因化学反应生成组分a的量;ca为组分a的质量浓度;τ为时间;ux、uy和uz分别为流速u的三个分量。上述方程表明,传质与流动密切相关;只有解得速度分布之后,才能从对流扩散方程解得浓度分布,进而求得传质通量。

扩散方程在图像处理中如何具体应用,它表达了什么样的一个问题

2楼:

数字图像处理主要方法:

1 )图像变换:由于图像阵列很大,直接在空间域中进行处理,涉及计算量很大。因此,往往采用各种图像变换的方法,如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术,将空间域的处理转换为变换域处理,不仅可减少计算量,而且可获得更有效的处理(如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理)。

目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性,它在图像处理中也有着广泛而有效的应用。

2 )图像编码压缩:图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量(即比特数),以便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。压缩可以在不失真的前提下获得,也可以在允许的失真条件下进行。

编码是压缩技术中最重要的方法,它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。

3 )图像增强和复原:图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量,如去除噪声,提高图像的清晰度等。图像增强不考虑图像降质的原因,突出图像中所感兴趣的部分。

如强化图像高频分量,可使图像中物体轮廓清晰,细节明显;如强化低频分量可减少图像中噪声影响。图像复原要求对图像降质的原因有一定的了解,一般讲应根据降质过程建立“降质模型”,再采用某种滤波方法,恢复或重建原来的图像。

4 )图像分割:图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来,其有意义的特征有图像中的边缘、区域等,这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。

虽然目前已研究出不少边缘提取、区域分割的方法,但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。因此,对图像分割的研究还在不断深入之中,是目前图像处理中研究的热点之一。

5 )图像描述:图像描述是图像识别和理解的必要前提。作为最简单的二值图像可采用其几何特性描述物体的特性,一般图像的描述方法采用二维形状描述,它有边界描述和区域描述两类方法。

对于特殊的纹理图像可采用二维纹理特征描述。随着图像处理研究的深入发展,已经开始进行三维物体描述的研究,提出了体积描述、表面描述、广义圆柱体描述等方法。

6 )图像分类(识别):图像分类(识别)属于模式识别的范畴,其主要内容是图像经过某些预处理(增强、复原、压缩)后,进行图像分割和特征提取,从而进行判决分类。图像分类常采用经典的模式识别方法,有统计模式分类和句法(结构)模式分类,近年来新发展起来的模糊模式识别和人工神经网络模式分类在图像识别中也越来越受到重视。

3楼:赛今瑶回爱

对流扩散方程表征了流动系统的质量传递规律,求解此方程可得出浓度分布。此方程系通过对系统中某空间微元体进行物料衡算而得。对于双组分系统,a组分流入某微元体的量,加上在此微元体内因化学反应生成的量,减去其流出量,即为此微元体中组分a的积累量。

考虑到组分a进入和离开微元体均由扩散和对流两种作用造成,而扩散通量是用斐克定律(见分子扩散)表述的,于是可得如下的对流扩散方程:式中dab为组分a在组分b中的分子扩散系数;ra为单位时间单位体积空间内因化学反应生成组分a的量;ca为组分a的质量浓度;τ为时间;ux、uy和uz分别为流速u的三个分量。上述方程表明,传质与流动密切相关;只有解得速度分布之后,才能从对流扩散方程解得浓度分布,进而求得传质通量。

扩散方程的扩散系数有什么意义知乎

4楼:历史通

扩散系数——表示气体(或固体)扩散程度的物理量。扩散系数是指当浓度梯度为一个单位时,单位时间内通过单位面积的气体量,

在气体中,如果相距1厘米(或者每米)的两部分,其密度相差为1克每立方厘米(或者每米),则在1秒内通过1平方厘米(或者平方米)面积上的气体质量,规定为气体的扩散系数。单位:cm2/s或者m2/s

matlab实现基于热扩散方程的图像去噪 30

5楼:匿名用户

提出了一种利用规则化各向异性热扩散方程sar图像分割的桥梁检测算法。该算法在perona和malik提出的各向异性热扩散方程的基础上构造了一个新的扩散函数,利用数值逼近理论,得到一个新的规则化扩散模型,用此模型对图像初始分割的最大后验概率矩阵进行多尺度各向异性平滑,得到图像中河流的精确分割结果,最后在分割后的图像中按累加方向能量最小准则进行桥梁目标检测。真实数据实验结果表明,该方法能有效地抑制强斑点噪声,快速、精确地检测出sar图像桥梁目标,同时保持桥梁的结构信息

怎么用matlab实现反应扩散方程的画图问题?

6楼:匿名用户

你要画的是解析解?你可以通过某种算法解得方程的解析解形式。然后画图。例如傅里叶方法等。

也可以画出它的数值解。时间项和空间项用差分法(或者有限元和谱方法)离散。然后利用初值,迭代出解的形式。

扩散方程及其制约因素

7楼:中地数媒

扩散是一种由热运动引起的物质传递过程,因而扩散主要由温度梯度所导致,也可以因成分梯度的存在而产生。同种组分的粒子(原子、离子或分子)在自身介质中(如h2o分子在水中,fe原子在固态金属铁或含铁矿物中)的扩散称“自扩散”。因组分存在化学位梯度引起的扩散称为“化学扩散”。

假定扩散过程是一维的,可用德国学者菲克(fick)命名的第一定律来描述这种扩散过程:

实验及理论岩石学

这里,j为扩散组分的扩散通量(g·cm-2 ·s-1),d为扩散系数(cm2 · s-1),c是扩散组分的浓度(g·cm-3),x是在扩散方向上,扩散组分扩散的距离(cm)。负号表示组分从高浓度处向低浓度处传输,即扩散组分流的方向与浓度梯度的方向相反。

制约扩散系数d的因素有温度、压力、水逸度和氧逸度、扩散介质以及元素性质。

1.温度

温度与扩散系数的关系构成arrhenius方程:

实验及理论岩石学

这里,d为扩散系数;d0称指数前系数(preexponential factor);q为扩散活化能,对于晶体来说,是扩散组分的粒子从一个位置跃迁到另一个位置所需要的能量;r为气体常数,t为温度(k)。用这一方程中的d取log值,并用logd对1/t作图,通常构成一条直线(图9-1,图9-2)。d0和q这两个概念都是根据对晶体扩散作用的实验研究和有关理论推导出来的,d0与扩散组分质点的跃迁频率和跃迁距离、晶体的缺陷和结晶点的几何对称特性有关,又与缺陷形成的能量及扩散中原子从一个位置跃迁到另一个位置需要的能量有关。

在logd-1/t图上,从直线的截距可推导出d0,从直线的斜率可导出扩散活化能q,从实验测定扩散系统的d0和q可通过公式(9-2)计算出扩散系数d。从公式(9-2)可以看出,温度越高,扩散系数越大。图9-1、图9-2 分别是碱性长石中k、na的自扩散和氧在基性-中性岩浆中化学扩散的logd对1/t**,说明公式(9-2)同样适用于固体、液体中组分的扩散作用。

图9-1 长石中碱金属的自扩散作用

2.压力

扩散系数与压力的关系,由与arrhenius方程相似的表达式给定:

实验及理论岩石学

式中:v是活化体积。扩散系数随压力增大而减小,压力对扩散系数的影响较温度的影响要小。

3.水逸度和氧逸度

水逸度大,能加快系统中离子的扩散速率,氧逸度对过渡型重金属离子的扩散速率有明显的影响。

4.扩散介质

原子在固相中扩散速度要比液相中慢得多,固相的d为液相中d值的1/105。不同的矿物中离子扩散速度有别。斜长石中原子扩散很慢,因而结晶和冷凝过程中易保留环带,橄榄石和辉石中原子扩散速度相当快,在侵入岩中较少见环带,只在喷出岩中,因冷却快速,才能保留环带。

同一种矿物,在不同的结晶学方向上扩散速率也有差别。例如,在800℃时,对于低钠长石中k的扩散来说,垂直于(010)面的扩散系数是垂直于(001)面的扩散系数的1/10。对硅酸盐熔体来说,熔体的成分对扩散速率影响较大。

一般来说,熔体的聚合程度愈高,其中的离子的扩散系数愈小,如橄榄拉斑玄武质熔体(1300℃)中dsr=2.5×10 -7cm2· s-1,而对于黑矅岩熔体(900℃)来说,dsr=6.1×10 -10cm2· s-1。

因为不同成分的熔体具有不同的结构,熔体结构对熔体中组分的扩散能起重要制约作用(见第八章)。

图9-2 在基性-中性岩浆中氧的化学扩散实验资料的总结

5.元素性质

一价离子的扩散速率随着离子半径的增加而减小。对于二价、三价离子来说,离子半径对扩散速率没有什么影响。在离子半径相同或相近似时,随着离子电荷的增加,扩散速率降低。

热传导方程和扩散方程有何共同和不同之处 30

8楼:匿名用户

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