定量分层图案本质上，医学和材料

分层各向异性系统的形态在新材料的发展以及医学，法医和仿生研究中起着至关重要的部分。需要定量描述这些形态的能力来解决科学和工程问题。来自Igor博士，来自国家环境信息/ NOAA的国家中心，泰达教授来自纽约大学和康斯坦斯大学Martin Wikelski博士博士博士博士，已经开发了一个可以量化的实证模型层状图案的结构特征。

自然发生的结构，如沙丘波纹、沉积物剖面、鱼鳞和脊椎动物骨骼的薄片，都是由层系统组成的。许多人造材料，包括合金、聚合物和陶瓷，也包含分层结构。这些层提供了调节图案形成的内部和外部因素的记录。这些层的形式和结构使我们有可能确定这些系统形成的历史上的趋势、周期和事件。这种分层系统的形态在新材料的开发以及医学、法医和仿生研究中起着至关重要的作用。

分层系统分析的各个方面仍然需要正式，以解决科学和工程问题。如果要实现该目标，则需要定量描述层状图案的形态。然而，由于三维物体的二维表示层中发生的休息，汇益和分叉的多数突破，汇益和分叉，这已被证明是有问题的。这些层的数量和厚度在尺寸和结构中是“各向异性”。也就是说，它们根据其测量的方向而变化;这使得难以发展正式分析程序。

Igor Smolyar博士,目前与国家环境信息中心/ NOAA,教授Tim Bromage硬组织研究中心主任纽约大学和威凯斯基马丁博士,教授创始主任马克斯普朗克研究所的动物行为和康斯坦茨大学教授,是解决这一问题。他们开发了一个经验模型(EM)，可用于定量层状各向异性模式的结构特征。

鱼鳞
研究团队最初探索了鱼鳞的模式。他们选择了这个起点，因为从鱼鳞中收集的信息使他们能够解决海洋科学中的更广泛问题。

这些层的形式和结构使得可以识别历史中的趋势，周期和事件
模式形成。

鱼鳞的中心，焦点，代表了新孵化的鱼的微小等级。随着鱼的增长，鳞片在焦点周围发展圆形增长环，就像树干中的环一样。这些增长增量的形式层被称为循环。检查来自Circuli建造的模式揭示了有关鱼类生命历史和栖息地状态的事件的信息。

研究团队发现他们的鱼鳞研究被阻碍为他们对分析所需的一些步骤尚未正式化。鱼鳞分析处理的结果受调查员的看法和先入的影响。此外，由于增量图案各向异性，在鱼鳞的过程和参数上形成了固有的问题，其中昼夜的尺寸和数量是测量方向的功能。循环的节奏结构是参数化程序的基本要素，并设定了制定用于量化节奏结构的方法，这将考虑各向异性。

定量各向异性生长
鱼鳞的各向异性生长意味着必须在2D平面中的各个方向上分析生长增量的结构。研究人员将鱼鳞模式的各向异性结构翻译成由顶点和边缘组成的N-零件图。沿着每个横渗或截面的生长增量的厚度与鱼鳞生长率成比例。N-Partite图允许团队在2D平面上介绍“层结构”的概念，并完全正式地构造“层厚度VS层号”和“层面积VS层号”图表。每个层与形成的时间相关联，因此层的厚度和面积在该时间提供分层系统的生长速率变化。这些图表使研究人员能够描述整个2D层状图案的形态特征。

由于循环各向异性，在2D平面上可以进行各种层结构，导致定量分层各向异性图案的形态特征的不确定性。已经表明，描述了具有置信度和高级精度的鱼鳞模式的特征是一种互斥的目标。因此，不确定的部分是量化各向异性分层图案的不可避免的部分，而不论其起源和尺寸如何。

经验模型（EM）
横断面的N型零件图形，布尔函数和层的厚度/区域构成了模拟层状系统结构和大小的各向异性的EM。

分层各向异性模式
形成对规律形成的内外部因素的记录。

许多自然形式由具有与鱼鳞的结构类似的层组成。卫星图像提供地球和其他行星上大规模模式的证据。中间规模模式发生在珊瑚，海洋和地面砂纹体以及沉积物轮廓中。小规模模式在脊椎动物的骨骼，主动脉，人类和动物中的层状粒子以及蝴蝶翅膀的宏观结构中是显而易见的。包括合金，珍珠岩钢，聚合物和陶瓷在内的Manmade材料也由不同厚度和结构的层组成。分层各向异性模式形成内部和外部因素的记录，这些因素调节这些生活和非生物系统中的模式的形成。

层状结构紊乱
研究小组已经证明，他们的EM可以应用于分层图案，无论其大小和起源。他们最近介绍了一种新的结构特征，即层结构的无序性(DStr)，它测量了二维层状结构与各向同性的偏差。各向同性是指各个方向上的均匀性，而不是与方向相关的各向异性。二维层状图既有各向同性成分也有各向异性成分，因此DStr的取值范围从最小无序时的零到最大无序时的一。DStr还可以用于区分局部和全球范围内的分层和非分层模式。研究人员已经证明，DStr是一种通用特性，可以应用于任何二维层状模式，显示其与地质、大气、医学、材料、法医、植物和动物图像的使用。

研究组通过监测地球和火星表面的沙丘和波纹的结构变化，并检查结构异常，展示了利用DStr发现各向异性层状结构异常的方法。他们还通过研究物体的物理、机械和生物特性与其分层图案的形态特征之间的对应关系，制定了可测试的假设。

应用领域
分析薄片骨骼与EM的生长速率变异允许研究人员揭示先前未观察到的骨形成的循环性。研究人员发现，同时形成牙釉质的骨骼和生长增量的层状增量。这些硬组织节奏提供有关骨骼和牙齿形成期间发生的自然历史事件的信息，对哺乳动物生活历史研究人员来说具有重要感兴趣。

该研究小组对生长增量和海洋环境之间的联系特别感兴趣。在世界海洋中形成的层状物体如鱼鳞、珊瑚和双壳类的生长增量的形态特征是海水参数的函数。EM可用于支持世界海洋及其动力学的局部和全球气候特征的研究。

Birds’ morphology could be analysed using EM and together with their migration patterns across the oceans, marine data from the World Ocean Database and the International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Sets, this could provide a foundation for the formulation of testable hypotheses to inform behavioural research, species protection, and research into the spread of infectious diseases.

EM可用于定量描述层状系统的结构和性质之间的关系。它提供了一种正式的过程，可以跟踪结构变化，并揭示可以解决分层物体研究中的基本问题的结构异常，并向医学，材料科学和仿生研究证明了积极贡献。