International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.15
no.2
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pp.175-180
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2023
Fractal geometry, a relatively new branch of mathematics, was first introduced by Benoit Mandelbrot in 1975. Since then, its applications have expanded into various fields of natural science. In fact, it has been recognized as one of the three significant scientific discoveries of the mid-20th century, along with the Dissipative System and Chaos Theory. With the help of fractal geometry, designers can create intricate and expressive artistic patterns, using the concept of self-similarity found in nature. The impact of fractal geometry on the digital art world is significant and its exploration could lead to new avenues for creativity and expression. This paper aims to explore and analyze the development and applications of fractal geometry in digital art design. It also aims to showcase the benefits of applying fractal geometry in art creation and paves the way for future research on sacred geometry.
Purpose : (1) To analyse the effect of exposure time, ROI size and one impact factor in the image processing procedure on estimates of fractal dimension; and (2) to analyse the correlated relationship between the fractal dimension and the Cu-Eq value (bone density). Materials and Methods : The cylindric bone phantoms of 6 large and 5 small diameter having different bone densities respectively and human dry mandible segment with copper step wedge were radiographed at 1.0 and 1.2 sec esposure (70 kVp, 7 mA) using one occlusal film and digitized. Eleven rectangular ROIs from 11 cylindric bone phantoms and 4 rectan-gular ROIs from cortical, middle, periodontal regions, and socket of bone were selected. Gaussian blurred Image was subtracted from original image of each ROI and multiplied respectively by 1, 0.8, and 0.5, and then the image was made binary, eroded and dilated once, and skeletonized. The fractal dimension was calculated by means of a box counting method in the software ImageJ. Results : The fractal dimension was decreased gradually with continued bone density decrease showing strong correlations (bone phantom; r> 0.87, bone; r> 0.68) under 70 kVp 1.0 sec M = 0.8. Fractal dimensions showed the significant differerence (p < 0.05) between two different exposure times on the same small ROI of bone phantom. Fractal dimensions between two different sizes of ROI on bone phantom showed the significant differerence (p < 0.05) under 1.2 sec exposure, but did not show it (p > 0.05) under 1.0 sec exposure. Conclusions : Exposure time, ROI size, and modifying factor during subtracting could become impacting on the results of fractal dimension. Fractal analysis with thoroughly evaluated method considering the various impacting factors on the results could be useful in assessing the bone density in dental radiography.
In this paper, we performed a class of experiments on segmenting consonant and vowel from Korean consonant-vowel (CV) monosyllable data, using the fractal dimension of the speech signals. We chose the Minkowski-Bouligand dimension as the fractal dimension, and computed it using the morphological covering method. In order to examine the usefulness of the fractal dimension in speech segmentation we carried out speech segmentation experiments using the fractal dimension alone, using the short-time energy alone, and using both the fractal dimension and the short-time energy, and compared the results. From the experiments, segmentation accuracy of $96.1\%$ was achieved for the case with using the multiplication of the slope of the fractal dimension and that of the energy, while the segmentation accuracies for the cases with using the slope of either the fractal dimension or energy alone were slightly lower $(93.6\%)$ or much lower $(88.0\%)$ than the above case, respectively. These results indicate that the fractal dimension can be used as a good parameter for speech segmentation.
The geometric properties of the drainage structures are analyzed through depicting the drainage network which is composed of the whole drainage paths in the natural basin defined at the specific scale. The theoretical consideration is performed on the general structures of networks organized by ramification process based on Fractal tree and Horton's law. The drainage network is generated via ArcGIS, ordered by Strahler's ordering scheme and investigated with Strahler's order. As a results of the Richardson's method it is shown that there may exist the distinct behavioral characteristics between overland-flow and channel flow and the natural stream networks would be space-filling Fractals. As a result, it is shown that the values estimated by considering the overland-flow on being applied to the field data give the different results from the empirical method applied until now. As expected, therefore the results obtained from this study are sure to be devoted further researches on the channel networks.
The conventional fractal image compression based on discrete wavelet transform uses the fixed block size in fractal coding and reduces PSNR at low bit rate. This paper proposes a fractal image coding based on discrete wavelet transform which improves PSNR by using variable block size in fractal coding. In the proposed method. the absolute values of discrete wavelet transform coefficients are computed. and the discrete wavelet transform coefficients of different highpass subbands corresponding to the same spatial block are assembled. and the fractal code for the range block of each range block level is assigned. and then a decision tree C. the set of choices among fractal coding. "0" encoding. and scalar quantization is generated and a set of scalar quantizers q is chosen. And then the wavelet coefficients. fractal codes. and the choice items in the decision tree are entropy coded by using an adaptive arithmetic coder. This proposed method improved PSNR at low bit rate and could achieve a blockless reconstructed image. As the results of experiment. the proposed method obtained better PSNR and higher compression ratio than the conventional fractal coding method and wavelet transform coding.rm coding.
The Snyder's synthetic unit hydrograph method is selected to apply the concept of the fractal dimension by stream order for the practicable rainfall-runoff generation, and fourth types of the Snyder's relation are derived from topographic and observed unit hydrograph data of twenty-nine basins. As a result of the analysis of twenty-nine basins and the verification of two basins, the Snyder's relation which considers the fractal dimension of the stream length and uses calculated unit hydrograph data shows the best result. The concept of the fractal dimension by stream order is applied to the Snyder's synthetic unit hydrograph method. The topographic factors, used in the Snyder's synthetic unit hydrograph method, which have a property of the stream length like $L_{ma}$ (mainstream length) and $L_{ca}$ (length along the mainstream to a point nearest the watershed centroid) were considered. In order to simplify the fractal property of stream length, it is supposed that $L_{ma}$ has not the fractal dimension and the stream length between $L_{ma}$ and ($L_{ma}\;-\;L_{ca}$) has the fractal dimension of 1.027. From the utilization of this supposition, a new Snyder's relation which consider the fractal dimension of the stream length occurred by the map scale used was finally suggested.
Michels, Mariane;Morais-Faria, Karina;Rivera, Cesar;Brandao, Thais Bianca;Santos-Silva, Alan Roger;Oliveira, Matheus L
Imaging Science in Dentistry
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v.52
no.1
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pp.33-41
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2022
Purpose: This study aimed to evaluate the structural complexity of craniofacial trabecular bone in multiple myeloma by fractal analysis of panoramic and lateral skull radiography, and to compare the fractal dimension values of healthy patients (HPs), pre-treatment patients (PTPs), and patients during bisphosphonate treatment (DTPs). Materials and Methods: Pairs of digital panoramic and lateral skull radiographs of 84 PTPs and 72 DTPs were selected. After application of exclusion criteria, 43 panoramic and 84 lateral skull radiographs of PTPs, 56 panoramic and 72 lateral skull radiographs of DTPs, and 99 panoramic radiographs of age- and sex-matched HPs were selected. The fractal dimension values from panoramic radiographs were compared among HPs, PTPs, and DTPs and between anatomical locations within patient groups using analysis of variance with the Tukey test. Fractal dimension values from lateral skull radiographs were compared between PTPs and DTPs using the Student t-test. Pearson correlation coefficients were used to assess the relationship between the mandible from panoramic radiographs and the skull from lateral skull radiographs. Intra-examiner agreement was assessed using intraclass correlation coefficients (α=0.05). Results: The fractal dimension values were not significantly different among HPs, PTPs, and DTPs on panoramic radiographs or between PTPs and DTPs on lateral skull radiographs (P>0.05). The mandibular body presented the highest fractal dimension values (P≤0.05). The fractal dimension values of the mandible and skull in PTPs and DTPs were not correlated. Conclusion: Fractal analysis was not sensitive for distinguishing craniofacial trabecular bone complexity in multiple myeloma patients using panoramic and lateral skull radiography.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.23
no.1
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pp.145-149
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2023
High-resolution images of surfaces provide detailed information on pores or shapes with specific sizes ranging from nano sizes to micrometers. However, it is not yet clear to determine an efficient association for pores or shapes from high-resolution images of surfaces. For the efficient association of pores and shapes, the surface characteristics of the device were considered as fractal dimensions by taking SEM photographs and binarizing the images. The fractal program was directly coded for surface analysis of the device. The device surface characteristics and electrical characteristics are thought to be related to the fractal dimension. The fractal dimension decreased with an increase in internal pores. The density and grain boundary of particles, which are structural characteristics of the device surface, were related to the fractal dimension. The particle size decreased with an increase in the fractal dimension and was uniformly formed. When the particles were uniformly formed, fewer pores were present and the fractal dimension increased.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.6D
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pp.905-913
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2008
Recently, concrete tracks are introduced into high-speed railroads as an alternative to ballast tracks. Concrete tracks are superior to ballast tracks in the aspect of durability, maintenance and safety. However, deteriorated stiffness of railroad bed and settlement of soft ground induced by trapped or seepage water lead to problems in safety of train operation. In this research, flexural rigidity of concrete tracks was employed as an index of track displacement and a new seismic technique called FRACTAL (Flexural-Rigidity Assessment of Concrete Tracks by Antisymmetric Lamb Waves) method was proposed to delineate flexural rigidity of concrete tracks in a 2-D image. In this paper, to establish theoretical background, parametric research was performed using numerical simulations of stress-wave tests at concrete tracks. Feasibility of the FRACTAL technique was proved at a real concrete track for Korean high-speed trains. Validity of the FRACTAL technique was also verified by comparing the results of impulse-response tests performed at the same measurement array and the results of DC resistivity survey performed at a shoulder nearby the track.
Purpose: To assess bony trabecular changes potentially caused by loading stress around dental implants using fractal dimension analysis. Methods: Fractal dimensions were measured in 48 subjects by comparing radiographs taken immediately after prosthesis delivery with those taken 1 year after functional loading. Regions of interest were isolated, and fractal analysis was performed using the box-counting method with Image J 1.42 software. Wilcoxon signed-rank test was used to analyze the difference in fractal dimension before and after implant loading. Results: The mean fractal dimension before loading ($1.4213{\pm}0.0525$) increased significantly to $1.4329{\pm}0.0479$ at 12 months after loading (P<0.05). Conclusions: Fractal dimension analysis might be helpful in detecting changes in peri-implant alveolar trabecular bone patterns in clinical situations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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