[发明专利]一种基于DFT的土壤表面起伏特征分形数据生成算法

权利要求书

1.一种基于DFT的土壤表面起伏特征分形数据生成算法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、生成大小为x×y的随机二维矩阵A；

步骤2、对矩阵A进行二维快速傅里叶变换，并将结果进行平移，使零频率处于二维矩阵的中心；

步骤3、设矩阵A的中心点坐标为(ic,jc)，对于每一个数据点A(i,j)，计算其与中心点的模L；即

步骤4、根据近似幂律关系对矩阵A进行变换；采用公式为：

步骤5、再次对矩阵A进行逆傅里叶变换，将所得结果归一化到[-k,k]的区间范围内，此时矩阵A即代表土壤表面的起伏程度，则该数据可直接用于土壤表面的建模，实现具有分形特征的逼真土壤表面形态模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于DFT的土壤表面起伏特征分形数据生成算法，其特征在于：所述步骤1中，生成二维矩阵A的x和y值皆为400，且生成的矩阵为随机矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种基于DFT的土壤表面起伏特征分形数据生成算法，其特征在于：所述步骤4中，对分形特征数据进行离散傅里叶变换后，其频率f与相应的频率系数mf近似呈幂律关系，即

其中，C为常数，不影响土壤表面起伏特征的衡量；D为分形维度，其值是介于1到3之间的实数。

4.根据权利要求1所述的一种基于DFT的土壤表面起伏特征分形数据生成算法，其特征在于：所述步骤4中，频域数据经过变换公式处理后能量集中到低频区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于DFT的土壤表面起伏特征分形数据生成算法，其特征在于：所述步骤5中，对矩阵A进行逆傅里叶变换之前需要再次对A进行平移操作。

6.根据权利要求1所述的一种基于DFT的土壤表面起伏特征分形数据生成算法，其特征在于：所述步骤5中，生成的土壤起伏数据不包含海平面信息，且实际建模时，需要与模型中土壤的基准高度相加，实际的土壤表面高度坐标为：

其中，A_fractal为模型中土壤起伏曲面所代表的数据，A_max为模型中土壤起伏曲面所代表的数据最大值，A_min为模型中土壤起伏曲面所代表的数据最小值，h_min为指定模型中该土壤表面高度的最小值，h_max为指定模型中该土壤表面高度的最大值。