收藏本站
188bet官方网址
《重庆大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

分数阶非线性系统动力学特性及其图像处理应用研究

林晓然  
【摘要】:非线性动力学在自然学科、社会学科、工程技术等诸多领域有着广泛的应用。而将非线性动力学理论引入图像处理领域,是非线性动力学理论应用的新思路,也是图像处理的新手段。本文以分数阶非线性动力学和同步控制为理论基础,研究分析了新的非线性动力学特性,探索其与图像处理领域的契合点,在此基础上构建基于非线性动力学特性的图像处理模型。新模型的构建拓宽了非线性理论的应用领域,可为人脑感知系统的内部机制提供新的解释和预测,在图像处理领域和神经动力学方面都具有较好的理论意义和应用前景。本文的主要工作及创新点包括以下几个方面:(1)基于分数阶蔡氏系统和变形蔡氏系统,构建了复分数阶(时滞)蔡氏系统和分数阶复变形蔡氏系统,利用相图、分岔图、最大Lyapunov指数等定性和定量的手段对两类复系统的动力学行为进行了分析讨论。首先将分数阶微积分定义扩展到复数阶,得到复数阶微积分定义的计算方法,并将其用于复分数阶(时滞)蔡氏系统的仿真。对于分数阶复变形蔡氏电路系统的研究是将复系统转化为6变量的实系统实现的。在对两类系统的动力学行为分析中,通过改变系统阶次,观察到不同周期窗口、分岔、单涡卷等丰富的动力学行为。最后讨论了两类复系统动力学行为的异同点及分数阶系统的动力学行为与构建图像处理模型之间的关系。(2)基于分数阶系统稳定性分析理论,研究了分数阶Relaxation振子对于不同外部刺激的稳定域和振荡域,结合相图、分岔图分析得到其产生的振荡为节律振荡;利用节律振荡特性构建图像增强模型,并用实验验证了新模型在图像增强方面的有效性。首先利用分数阶稳定性理论分析分数阶Relaxation振子在不同外部刺激时其平衡点的稳定性,进而分析其对应的相图、分岔图,确定使分数阶Relaxation振子产生节律振荡的外部刺激的范围。根据不同外部刺激使系统产生节律振荡的特性,构建了类Gamma曲线(QGC)。将QGC和其相近模型进行比较,量化指标和直观效果均验证了我们所提模型在图像增强方面有较好的性能。另外,此模型模拟的增强机制也可能是人类视觉系统实现自动适应外界光线条件的机制。(3)基于分数阶混沌系统的主动控制方法和分时同步策略,实现了单个分数阶系统与多个分数阶复杂子网络的分时相同步。利用该方案构建了含中枢单元的两层图像目标选择模型,并用实验验证了该模型的可行性。引入分数阶主动控制策略和分时同步思想,通过线性关系将子网络转化为混合系统,实现了单个混沌系统与子网络(混合系统)间的分时相同步。然后利用该方案构建包括中枢单元和分割单元两层的目标选择模型。分割层是由相互耦合的分数阶神经元组成,通过相同步实现不同目标物的分割。中枢单元由一个振子构成,通过分时主动控制策略在不同时段与代表不同目标物的混合系统达到相同步,实现目标的选择与转移。另外,此模型也是对人类视觉系统中目标物选择和转移机制一个很好的解释。(4)基于分数阶系统的稳定性理论,实现了1+N分数阶复变量节点的复杂网络不同系数的函数投影同步方案。将此函数投影同步方案用于构建图像分形特征的识别模型,仿真结果验证了该模型的可行性。首先,构建了1+N节点(复混沌系统)驱动响应复杂网络模型。根据分数阶系统稳定性理论,设计合理的控制器,实现了分数阶1+N节点复杂网络复数域的不同投影系数的函数投影同步。将此模型中投影函数的系数作为编码器,对分形特征进行编码。然后利用投影同步误差系统的性质,求解分形特征识别的输入空间,进而实现分形特征的识别。另外,此模型也是对人类感知系统识别功能的一个很好的理解。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP391.41;O19

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 孟雷;;新型非线性控制器下的多重边复杂网络的函数投影同步[J];科学技术与工程;2015年19期
2 李德奎;连玉平;张建刚;;时变时滞耦合复杂网络的函数投影同步[J];北京工业大学学报;2015年02期
3 薛怀庆;彭建奎;安新磊;张莉;王振乾;胡萍;;分数阶混沌系统全状态混合投影同步及在保密通信中的应用[J];信息与控制;2013年02期
4 马铁东;江伟波;浮洁;;基于比较系统方法的分数阶混沌系统脉冲同步控制[J];物理学报;2012年09期
5 王明军;王兴元;;分数阶Newton-Leipnik系统的动力学分析[J];物理学报;2010年03期
6 胡建兵;韩焱;赵灵冬;;一种新的分数阶系统稳定理论及在back-stepping方法同步分数阶混沌系统中的应用[J];物理学报;2009年04期
7 江巨浪;张佑生;薛峰;胡敏;;保持图像亮度的局部直方图均衡算法[J];电子学报;2006年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李东;张兴鹏;胡玉婷;杨媛媛;;参数不确定的不同分数阶的混沌系统的自适应同步[J];西南大学学报(自然科学版);2015年11期
2 孔德富;赵小山;;一类未知参数的分数阶混沌系统投影同步的2种证明[J];天津职业技术师范大学学报;2015年03期
3 沈国荣;刘军;曹虎;;基于矩形框判决的AMOLED低功耗图像增强算法研究及其FPGA实现[J];中国集成电路;2015年09期
4 孙克辉;贺少波;董燕青;;简化洛伦兹混沌系统的追踪同步控制[J];信息与控制;2015年04期
5 黄苗玉;闵富红;王恩荣;;采用绝对值反馈的混沌系统投影同步的电路实现[J];华侨大学学报(自然科学版);2015年04期
6 杨志宏;屈双惠;吴淑花;于津江;;一分数阶四翼超混沌系统的同步控制[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2015年06期
7 黄雯迪;闵富红;;单一驱动多响应分数阶混沌系统的完全同步[J];南京师范大学学报(工程技术版);2015年02期
8 何畏;;基于改进直方图的低照度图像增强算法[J];计算机科学;2015年S1期
9 安慧君;申勍;贺晓辉;王立军;杜永娟;;基于不同增强方法的内蒙古大兴安岭林区快鸟影像增强效果评价[J];内蒙古林业科技;2015年02期
10 徐威;;基于暗通道原理的图像去雾算法改进研究[J];无线电通信技术;2015年04期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李德奎;连玉平;;不同维混沌系统的混合函数投影同步及参数辨识[J];青岛理工大学学报;2013年03期
2 赵灵冬;胡建兵;刘旭辉;;参数未知的分数阶超混沌Lorenz系统的自适应追踪控制与同步[J];物理学报;2010年04期
3 许喆;刘崇新;杨韬;;基于Lyapunov方程的分数阶新混沌系统的控制[J];物理学报;2010年03期
4 罗群;高雅;齐雅楠;高雅;吴桐;许欢;李丽香;杨义先;;融合复杂动态网络的模型参考自适应同步研究[J];物理学报;2009年10期
5 李农;李建芬;;基于单驱动变量的混沌广义投影同步及在保密通信中的应用[J];物理学报;2008年10期
6 高洋;李丽香;彭海朋;杨义先;张小红;;多重边融合复杂动态网络的自适应同步[J];物理学报;2008年04期
7 刘健辰;章兢;谭文;;分数阶Rossler混沌系统的模糊同步控制[J];信息与控制;2008年02期
8 高洋;李丽香;彭海朋;杨义先;张小红;;多重边复杂网络系统的稳定性分析[J];物理学报;2008年03期
9 唐新华;陆君安;张伟伟;;基于反步法的混沌系统函数投影同步[J];动力学与控制学报;2007年03期
10 张成芬;高金峰;徐磊;;分数阶Liu系统与分数阶统一系统中的混沌现象及二者的异结构同步[J];物理学报;2007年09期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高哲;廖晓钟;;一种线性分数阶系统稳定性的频域判别准则[J];自动化学报;2011年11期
2 李周红;蒋涓;;基于积极控制的两个不同分数阶混沌系统的反同步[J];玉溪师范学院学报;2018年04期
3 杨宸;;基于对角占优准则的分数阶系统同步控制[J];科技展望;2014年13期
4 阎晓妹;尚婷;赵小国;;基于分数阶滑模控制器的不确定分数阶混沌系统同步[J];应用数学学报;2018年06期
5 陆瑶;;基于调制函数法的分数阶系统参数辨识[J];科学技术创新;2018年33期
6 杨朋飞;刘冬梅;高宁;白珍龙;;分数阶控制系统的稳定性理论研究[J];仪器仪表用户;2018年05期
7 毛北行;;两类分数阶系统的观测器同步[J];吉林大学学报(理学版);2017年01期
8 刘焕霞;赵鑫;林崇;马瑞兰;;广义分数阶混沌系统的鲁棒同步研究[J];青岛大学学报(工程技术版);2018年02期
9 贾雅琦;;时滞分数阶混沌系统的完全同步[J];计算机产品与流通;2018年07期
10 刘瑞娟;康美玲;徐欣;林海燕;;一类分数阶不确定重复控制系统的稳定性分析[J];厦门理工学院学报;2018年05期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 蒋静菲;曹登庆;陈华涛;;一类可变分数阶系统的稳定性与控制[A];第十五届全国非线性振动暨第十二届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2015年
2 申永军;杨绍普;温少芳;牛江川;;分数阶系统的动力学与控制[A];第十届动力学与控制学术会议摘要集[C];2016年
3 薛定宇;白鹭;;分数阶系统的仿真方法(英文)[A];系统仿真技术及其应用学术论文集(第15卷)[C];2014年
4 王在华;;分数阶系统的实验建模、稳定性分析与数值求解[A];第六届全国动力学与控制青年学者学术研讨会论文摘要集[C];2012年
5 申永军;杨绍普;邢海军;;单自由度分数阶系统的动力学分析[A];第九届全国动力学与控制学术会议会议手册[C];2012年
6 胡轶超;李东海;;分数阶系统的PID控制器整定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
7 许建强;;参数不确定分数阶统一混沌系统的自适应同步[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 刘瑞娟;聂卓赟;潘秋萍;;基于等价输入干扰方法的分数阶系统扰动抑制[A];第36届中国控制会议论文集(G)[C];2017年
9 马周健;王军;;分数阶超混沌系统基于广义同步的混沌遮掩保密通信[A];第19届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集(19th CCSSTA 2018)[C];2018年
中国博士188bet全文数据库 前10条
1 李晓;分数阶系统智能参数辨识与控制[D];燕山大学;2017年
2 林晓然;分数阶非线性系统动力学特性及其图像处理应用研究[D];重庆大学;2018年
3 俞亚娟;几类分数阶模型及其动力学[D];南京航空航天大学;2017年
4 温少芳;分数阶参激系统的动力学与控制研究[D];石家庄铁道大学;2018年
5 辛瑞昊;高精稳瞄陀螺吊舱扰动信号滤波与抑制方法研究[D];长春理工大学;2018年
6 马龙;分数阶电路的性质及综合方法研究[D];华北电力大学(北京);2018年
7 王飞;分数阶网络动态分析与控制方法研究[D];江南大学;2017年
8 杜珺;非局部条件下分数阶发展方程及包含解的存在性和可控性[D];安徽大学;2018年
9 张小志;最优化分数阶信号分析及其应用[D];广东工业大学;2018年
10 程松松;分数阶LMS自适应滤波算法研究[D];中国科学技术大学;2018年
中国硕士188bet全文数据库 前10条
1 杨加顺;两类分数阶随机发展微分方程的能控性研究[D];中南民族大学;2016年
2 杨柳;分数阶非线性系统控制与电路研究[D];暨南大学;2018年
3 徐芳;Buck变换器的分数阶控制策略研究[D];广西科技大学;2014年
4 刘畅;分数阶电路的无源性研究[D];华北电力大学;2018年
5 温胜男;具时滞分数阶神经网络的稳定性分析[D];燕山大学;2018年
6 宋卡;分数阶神经网络的全局稳定性与同步分析[D];燕山大学;2018年
7 柏玲;Bernstein和分数阶Bernstein多项式求解三类微分方程数值解的研究[D];燕山大学;2018年
8 韩玮;基于移位Chebyshev多项式的四类分数阶微分方程的数值解法[D];燕山大学;2018年
9 王福斌;分数阶Liu混沌系统的电路仿真及控制研究[D];东北大学;2015年
10 崔荣芝;连续时间分数阶系统的参数与微分阶次辨识[D];中国科学技术大学;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026