Visuel Matematik - Itererede funktions-systemer

Itererede funktions-systemer

Et itereret funktions-system fremkommer ved at man starter med et billede. Dette billede udsættes for flere affine lineære transformationer, hver transformation giver anledning til en ny transformeret kopi af billedet. Det gamle billede erstattes af summen af de nye billeder. Denne proces gentages i det uendelige. Denne proces kaldes multiple reduction copy machine (MRCM).

Man kan dog forsimple udregningerne så de ikke behøver at involvere billeder, men kun transformerer et punkt ad gangen. Hvis der f.eks. er fire tranformationer, kan man danne samme billede som MRCM ved at skifte tilfældigt mellem transformationerne hvormed man tranformere punktet. Processen kaldes nu for et itereret funktions-system (IFS).

Denne proces er dog ikke altid god nok, da det kan tage mange iterationer før det endelige billede dukker op (dette gælder især for Barnsleys bregne). Dette problem løses ved at man sætter forskellige sandsynligheder op for de forskellige transformationer, dvs. man vægter dem.

En affin lineær transformation er en tranformation som sender (x,y) til punktet (u,v), hvor
       u = ax + by + e,
       v = cx + dy + f,
hvor a, b, c, d, e, f tilhører R (R er de reelle tal).

For transformationen skal der gælde, at billedet efter transformationerne ikke er større end før transformationerne (ellers vil det vokse til uendelig størrelse).

Eksempler på itererede funktions-systemer

Sierpinskitrekant:
Tvillingejuletræ:
Cantor labyrint:
Gren:
Græs:
Træ:
Krystal 3-symmetri:
Krystal 5-symmetri:
Krystal 4-symmetri:
Djævlens trappe:
Barnsleys bregne:
Drage:

Parametre til eksemplerne

Figur a b c d e f
Sierpinskitrekant: 0.5000.500
0.5000.50.50
0.5000.50.250.5
Tvillingejuletræ: 0-0.5 0.500.5 0
0 0.5-0.5 0 0.50.5
0.5 0 00.50.250.5
Cantorlabyrint: 0.333 000.3330.3330.666
0 0.333100.6660
0 -0.333100.3330
Gren: 0.387 0.430 0.430-0.3870.2560 0.5220
0.441-0.091-0.009-0.3220.42190.5059
-0.468 0.020-0.1130.0150.4000 0.4000
Græs: 0.50000.00000.00000.75000.2500 0.0000
0.2500-0.20000.10000.30000.25000.5000
0.2500 0.2000-0.1000 0.30000.50000.4000
0.20000.00000.00000.30000.40000.5500
Træ: 0.192-0.488 0.344 0.4430.44310.2452
0.462 0.414-0.252 0.3610.25110.5692
0.058-0.070 0.453-0.1110.59760.0969
-0.035 0.070-0.469-0.0220.4884 0.5069
-0.6370 0 0.5010.85620.2513
Krystal 3-symmetri: 0.255000.2550.3726 0.6714
0.255 0 00.2550.1146 0.2232
0.255 0 00.2550.6306 0.2232
0.370-0.6420.6420.3700.6356-0.0061
Krystal 5-symmetri: 0.382000.3820.3072 0.6190
0.382000.3820.60330.4044
0.382000.3820.01390.4044
0.382000.3820.12530.0595
0.382000.3820.49200.0595
Krystal 4-symmetri: 0.7500 0.00000.00000.7500 0.12500.1250
0.5000-0.50000.50000.50000.5000 0.0000
0.2500 0.00000.00000.25000.0000 0.7500
0.2500 0.00000.00000.25000.7500 0.7500
0.2500 0.00000.00000.25000.0000 0.0000
0.2500 0.00000.00000.25000.7500 0.0000
Djævlens trappe: 0.33330.00000.0000 0.5000 0.00000.0000
0.33330.00000.0000 0.50000.3333 0.0000
0.33330.00000.0000 0.50000.6667 0.0000
0.33330.00000.0000 0.50000.6667 0.5000
-0.33330.00000.0000-0.50000.6667 0.5000
-0.33330.00000.0000-0.50001.0000 0.5000
Barnsleys bregne: 0.849 0.037 -0.0370.8490.075 0.1830
0.197-0.226 0.2260.1970.400 0.0490
-0.150 0.283 0.2600.2370.575-0.0840
0 0 00.1600.5000
Drage: 00.577-0.57700.09510.5893
00.577-0.57700.44130.7893
00.577-0.57700.09520.9893