BZ反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬及其在圖像處理中的應(yīng)用.pdf

1、反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)的雛型最早可追溯至20世紀(jì)初的Lotka-Volterra化學(xué)振蕩模型,而其概念的正式提出則源于1952年Alan Turing用以解釋自然界中生物體表面紋理形態(tài)產(chǎn)生的化學(xué)機(jī)理的開(kāi)創(chuàng)性文章,后來(lái)的Belousov-Zhabotinsky反應(yīng)和CIMA(Chlorite Iodide Malonic Acid)反應(yīng)則分別向世人展示了真實(shí)的隨時(shí)間連續(xù)變化的化學(xué)波圖案和穩(wěn)定的Turing圖案,顯示出反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)中的神奇模式.近年來(lái)

2、,針對(duì)反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)的研究不斷深入,并逐漸涉及到物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的諸多問(wèn)題,反映出強(qiáng)烈的實(shí)際背景,同時(shí)也大大拓寬了系統(tǒng)研究的應(yīng)用范圍,對(duì)其進(jìn)行深入研究對(duì)于了解和掌握自然界的許多基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律有著重要的意義.該文針對(duì)典型的反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)——Belousov-Zhabotinsky反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)進(jìn)行了研究,主要做了以下幾點(diǎn)工作:1 分別從反應(yīng)擴(kuò)散方程和激發(fā)介質(zhì)特性兩個(gè)角度對(duì)Belousov-Zhabotinsky反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分

3、析和模擬,并對(duì)反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)中的化學(xué)波進(jìn)行了數(shù)值模擬;2 研究了反應(yīng)擴(kuò)散系統(tǒng)在圖像處理領(lǐng)域中的應(yīng)用.具體包括圖像的灰度演化、邊緣增強(qiáng)、不同灰度圖像的分別提取、破損輪廓圖像的修復(fù)等;3 在計(jì)算方法上,采用了時(shí)間、空間和狀態(tài)上完全離散的非線性并行計(jì)算工具——細(xì)胞自動(dòng)機(jī),針對(duì)反應(yīng)擴(kuò)散方程和激發(fā)介質(zhì)特性兩個(gè)不同角度分別構(gòu)建了細(xì)胞自動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行計(jì)算,在一定程度上回快了計(jì)算速度,從而提高了利用Belousov-Zhabotinsky反應(yīng)進(jìn)行圖像處理的實(shí)