一种有机外绝缘表面形貌分析方法及装置与流程

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种有机外绝缘表面形貌分析方法及装置。

背景技术：

当前，由于我国能源区域与电力负荷区域呈逆向分布，因此大规模远距离输电是解决能源区域与电力负荷区域呈逆向分布的合理途径。在输电方式中，架空线路输电是最主要的方式。在架空线路输电领域中，需要应用大量的绝缘子，绝缘子是在机械上固定、电气上隔离高压导体的绝缘部件，高压电气设备中所有暴露在大气中的绝缘部分都属于高压外绝缘。绝缘子是架空输电线路的重要组成部分，架空输电线路的绝缘主要是外绝缘，一般采用有机材料构成的复合绝缘子。

由有机材料构成的复合绝缘子，如复合绝缘子的高温硫化硅橡胶表面具有优异的憎水性以及其特有的憎水迁移性是保证其优异电气性能的关键。一般而言，物质的表面憎水性是物质的表面形貌结构与物质的表面化学成分共同作用的结果。高温硫化硅橡胶的表面一般并非一个理想的平面，而是一个存在一定粗糙特征的具有复杂物理结构的表面。更具体地而言，高温硫化硅橡胶的表面是一个具体分形特征的表面。分形广泛地存在与自然界中，其定义为“一个粗糙或零碎的几何形状，可以分成数个部分，且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状”，分形具有自相似的性质，这有助于将分形理论应用于实际的物理结构表征和分析当中。对于一个分形表面，其表面憎水性随着表面分形维度的增加而增加，因此，就复合绝缘子用高温硫化硅橡胶而言，其表面的分形特征是有助于提升其憎水性的。换而言之，在分析高温硫化硅橡胶的表面憎水性时，有必要考虑该表面的表面分形特性。然而，在目前关于复合绝缘子表面憎水性的研究中，主要关注了表面化学成分对憎水性的影响，而关于表面形貌结构，特别是表面分形特性对憎水性的影响的研究尚不充分，这主要是因为针对有机外绝缘表面形貌的表征方法，特别是高温硫化硅橡胶表面分形特性分析方法的欠缺和不足所导致的。综上可知，寻找一种基于分形理论的可以适用于有机外绝缘表面形貌分形特性的分析方法是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种有机外绝缘表面形貌分析方法及装置，以解决现有技术中缺少对有机外绝缘表面形貌分形特征的分析的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有机外绝缘表面形貌分析方法，包括：

步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率；

步骤2、设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面；

步骤3、设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方；

步骤4、通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行步骤8；若小于等于，则执行步骤5；

步骤5、将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面；所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积；

步骤6、在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量；

步骤7、将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在步骤7之后返回执行步骤3；

步骤8、根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系；

步骤9、根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度；

步骤10、根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。

具体的，所述设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面，包括：

设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面，使得所述测量平面和投影平面上的组成单元一一对应；各组成单元的尺寸被确定为进行扫描测量时的分辨率的平方：a²。

具体的，所述设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，包括：

设置初始迭代参数为k＝1；

根据所述初始迭代参数确定初始分形结构判断立方体；所述初始分形结构判断立方体的体积为a³×2^k-1＝a³。

具体的，所述根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新，包括：

根据更新后的迭代参数k，确定分形结构判断立方体的体积为a³×2^k-1。

具体的，将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面，包括：

将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成数量为m的各分割平面；其中，S为投影平面的尺寸面积；a²×2^k-1为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积。

具体的，所述根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系，包括：

采用最小二乘法，对各迭代参数k对应的覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1在双对数坐标中进行一次线性回归分析，确定覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1在所述双对数坐标中的一线性回归关系。

具体的，所述根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度，包括：

在所述双对数坐标中确定所述线性回归关系的斜率的绝对值等于2时对应的各迭代参数k中的最大值kmax；

根据所述最大值kmax确定有机外绝缘表面的分形上限尺度为a×2^kmax-1。

具体的，所述根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度，包括：

在小于所述有机外绝缘表面的分形上限尺度a×2^kmax-1的范围内，确定覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1的线性回归关系的斜率的绝对值，作为有机外绝缘表面的分形维度D。

一种有机外绝缘表面形貌分析装置，包括：

有机外绝缘表面扫描数据获取单元，用于将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率；

投影平面设置单元，用于设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面；

迭代参数及立方体处理单元，用于设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方；

分形结构判断立方体覆盖单元，用于通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行线性回归关系确定单元的步骤；若小于等于，则执行投影平面分割单元的步骤；

投影平面分割单元，用于将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面；所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积；

覆盖立方体数量生成单元，用于在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量；

迭代参数更新单元，用于将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在迭代参数更新单元的步骤处理完成之后返回执行迭代参数及立方体处理单元的步骤；

线性回归关系确定单元，用于根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系；

分形上限尺度确定单元，用于根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度；

分形维度确定单元，用于根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。

此外，所述投影平面设置单元，具体用于：

设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面，使得所述测量平面和投影平面上的组成单元一一对应；各组成单元的尺寸被确定为进行扫描测量时的分辨率的平方：a²。

此外，所述迭代参数及立方体处理单元，具体用于：

设置初始迭代参数为k＝1；

根据所述初始迭代参数确定初始分形结构判断立方体；所述初始分形结构判断立方体的体积为a³×2^k-1＝a³。

进一步的，所述迭代参数及立方体处理单元，具体还用于：

根据更新后的迭代参数k，确定分形结构判断立方体的体积为a³×2^k-1。

此外，所述投影平面分割单元，具体用于：

将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成数量为m的各分割平面；其中，S为投影平面的尺寸面积；a²×2^k-1为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积。

此外，所述线性回归关系确定单元，具体用于：

采用最小二乘法，对各迭代参数k对应的覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1在双对数坐标中进行一次线性回归分析，确定覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1在所述双对数坐标中的一线性回归关系。

此外，所述分形上限尺度确定单元，具体用于：

在所述双对数坐标中确定所述线性回归关系的斜率的绝对值等于2时对应的各迭代参数k中的最大值kmax；

根据所述最大值kmax确定有机外绝缘表面的分形上限尺度为a×2^kmax-1。

此外，所述分形维度确定单元，具体用于：

在小于所述有机外绝缘表面的分形上限尺度a×2^kmax-1的范围内，确定覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1的线性回归关系的斜率的绝对值，作为有机外绝缘表面的分形维度D。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率；

步骤2、设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面；

步骤3、设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方；

步骤4、通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行步骤8；若小于等于，则执行步骤5；

步骤5、将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面；所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积；

步骤6、在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量；

步骤7、将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在步骤7之后返回执行步骤3；

步骤8、根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系；

步骤9、根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度；

步骤10、根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率；

步骤2、设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面；

步骤3、设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方；

步骤4、通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行步骤8；若小于等于，则执行步骤5；

步骤5、将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面；所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积；

步骤6、在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量；

步骤7、将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在步骤7之后返回执行步骤3；

步骤8、根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系；

步骤9、根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度；

步骤10、根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。

本发明实施例提供的一种有机外绝缘表面形貌分析方法及装置，方法包括：步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率；步骤2、设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面；步骤3、设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方；步骤4、通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行步骤8；若小于等于，则执行步骤5；步骤5、将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面；所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积；步骤6、在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量；步骤7、将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在步骤7之后返回执行步骤3；步骤8、根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系；步骤9、根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度；步骤10、根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。通过上述步骤，可知本发明能够将原子力显微镜的扫描测量技术和分形特性数字处理技术结合起来，从而实现对有机外绝缘表面形貌的分形特征的分析，其结果准确，过程简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供一种有机外绝缘表面形貌分析方法的流程图；

图2为本发明实施例提供一种有机外绝缘表面形貌分析装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种有机外绝缘表面形貌分析方法，包括：

步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率。

该原子力显微镜可以采用Asylum Research公司生产的MFP型原子力显微镜，可以在Tap-Mode模式下进行扫描测量，得到测量平面的尺寸为xμm×yμm的有机外绝缘表面扫描数据。

步骤2、设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面。

此处，设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面，使得所述测量平面和投影平面上的组成单元一一对应；各组成单元的尺寸被确定为进行扫描测量时的分辨率的平方：即a²。

步骤3、设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新。

其中，所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方。

此处，在整个过程起始阶段，需要设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，此时一般设置初始迭代参数为k＝1；并根据初始迭代参数确定初始分形结构判断立方体；由于初始迭代参数为k＝1，则初始分形结构判断立方体的体积为a³×2^k-1＝a³。

另外，还可以根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新，此时一般根据更新后的迭代参数k，确定分形结构判断立方体的体积为a³×2^k-1。

值得说明的是，本发明实施例是采用2的指数形式来构造计算分形维度的立方体。

步骤4、通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行步骤8；若小于等于，则执行步骤5。

步骤5、将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面。

其中，所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积。

此处，具体可以通过如下方式实现：将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成数量为m的各分割平面；其中，该为向上取整符号；S为投影平面的尺寸面积；a²×2^k-1为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积。

步骤6、在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量n；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量n(k)。

步骤7、将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在步骤7之后返回执行步骤3。

步骤8、根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系。

此处具体可以采用如下方式实现：

采用最小二乘法，对各迭代参数k对应的覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1在双对数坐标中进行一次线性回归分析，确定覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1在所述双对数坐标中的一线性回归关系。

步骤9、根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度。

此处具体可以采用如下方式实现：

在所述双对数坐标中确定所述线性回归关系的斜率的绝对值等于2时对应的各迭代参数k中的最大值kmax。

根据所述最大值kmax确定有机外绝缘表面的分形上限尺度为a×2^kmax-1。

步骤10、根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。

此处具体可以采用如下方式实现：

在小于所述有机外绝缘表面的分形上限尺度a×2^kmax-1的范围内，确定覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1的线性回归关系的斜率的绝对值，作为有机外绝缘表面的分形维度D。

通过上述步骤，可知本发明实施例提供的一种有机外绝缘表面形貌分析方法能够将原子力显微镜的扫描测量技术和分形特性数字处理技术结合起来，从而实现对有机外绝缘表面形貌的分形特征的分析，其结果准确，过程简单方便。

对应于上述图1所示的方法实施例，如图2所示，本发明实施例还提供一种有机外绝缘表面形貌分析装置，包括：

有机外绝缘表面扫描数据获取单元21，用于将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率。

投影平面设置单元22，用于设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面。

迭代参数及立方体处理单元23，用于设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方。

分形结构判断立方体覆盖单元24，用于通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行线性回归关系确定单元28的步骤；若小于等于，则执行投影平面分割单元25的步骤。

投影平面分割单元25，用于将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面；所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积。

覆盖立方体数量生成单元26，用于在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量。

迭代参数更新单元27，用于将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在迭代参数更新单元27的步骤处理完成之后返回执行迭代参数及立方体处理单元23的步骤。

线性回归关系确定单元28，用于根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系。

分形上限尺度确定单元29，用于根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度。

分形维度确定单元30，用于根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。

此外，所述投影平面设置单元22，具体用于：

设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面，使得所述测量平面和投影平面上的组成单元一一对应；各组成单元的尺寸被确定为进行扫描测量时的分辨率的平方：a²。

此外，所述迭代参数及立方体处理单元23，具体用于：

设置初始迭代参数为k＝1。

根据所述初始迭代参数确定初始分形结构判断立方体；所述初始分形结构判断立方体的体积为a³×2^k-1＝a³。

进一步的，所述迭代参数及立方体处理单元23，具体还用于：

根据更新后的迭代参数k，确定分形结构判断立方体的体积为a³×2^k-1。

此外，所述投影平面分割单元25，具体用于：

将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成数量为m的各分割平面；其中，S为投影平面的尺寸面积；a²×2^k-1为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积。

此外，所述线性回归关系确定单元28，具体用于：

采用最小二乘法，对各迭代参数k对应的覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1在双对数坐标中进行一次线性回归分析，确定覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1在所述双对数坐标中的一线性回归关系。

此外，所述分形上限尺度确定单元29，具体用于：

在所述双对数坐标中确定所述线性回归关系的斜率的绝对值等于2时对应的各迭代参数k中的最大值kmax。

根据所述最大值kmax确定有机外绝缘表面的分形上限尺度为a×2^kmax-1。

此外，所述分形维度确定单元30，具体用于：

在小于所述有机外绝缘表面的分形上限尺度a×2^kmax-1的范围内，确定覆盖立方体数量n(k)和分形结构判断立方体的边长a×2^k-1的线性回归关系的斜率的绝对值，作为有机外绝缘表面的分形维度D。

通过本发明实施例提供的一种有机外绝缘表面形貌分析装置，能够将原子力显微镜的扫描测量技术和分形特性数字处理技术结合起来，从而实现对有机外绝缘表面形貌的分形特征的分析，其结果准确，过程简单方便。

另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率。

步骤2、设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面。

步骤3、设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方。

步骤4、通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行步骤8；若小于等于，则执行步骤5。

步骤5、将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面；所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积。

步骤6、在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量。

步骤7、将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在步骤7之后返回执行步骤3。

步骤8、根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系。

步骤9、根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度。

步骤10、根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。

另外本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量平面内的有机外绝缘表面扫描数据，并确定进行扫描测量时的分辨率。

步骤2、设置一与所述测量平面的尺寸相同的投影平面。

步骤3、设置初始迭代参数和初始分形结构判断立方体，或者根据更新后的迭代参数，对分形结构判断立方体进行更新；所述初始分形结构判断立方体的体积为所述分辨率的立方；所述初始分形结构判断立方体能够覆盖在所述投影平面上，其覆盖所述投影平面的面积为所述分辨率的平方。

步骤4、通过分形结构判断立方体覆盖到所述投影平面，并确定分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积是否大于所述测量平面在所述投影平面的投影面积；若大于，则执行步骤8；若小于等于，则执行步骤5。

步骤5、将所述投影平面根据分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积进行分割，形成各分割平面；所述分割平面的尺寸为分形结构判断立方体在所述投影平面的投影面积。

步骤6、在每个分割平面对应的测量平面上确定一子测量平面，确定覆盖所述子测量平面所需的立方体数量；并将各分割平面对应的各子测量平面所需的立方体数量叠加求和，生成当前迭代参数对应的覆盖立方体数量。

步骤7、将当前迭代参数加1，以生成更新后的迭代参数；在步骤7之后返回执行步骤3。

步骤8、根据各迭代参数对应的覆盖立方体数量和分形结构判断立方体的边长，确定一线性回归关系。

步骤9、根据所述线性回归关系的斜率的绝对值，确定有机外绝缘表面的分形上限尺度。

步骤10、根据所述有机外绝缘表面的分形上限尺度，确定有机外绝缘表面的分形维度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。