基于引导滤波和小波变换的太阳冕环结构识别方法研究

论文摘要

冕环是太阳大气中的炙热等离子在太阳磁场的作用下产生的一种太阳特征结构;通过研究冕环动力学特征能帮助人们对太阳日冕磁场、日冕加热和日冕振荡等进行更好的研究,而冕环结构的准确识别和提取则是相关研究的前提条件。因此,找寻一种准确识别和提取冕环结构的方法对于这些研究就显得尤为迫切。通过对冕环结构的成因以及其所处的环境进行分析发现,由于冕环的形成是受太阳日冕磁场的影响,而太阳日冕磁场的复杂性使得冕环结构的边缘模糊不清、相邻冕环难以区分以及如耀斑、海绵状亮斑等的干扰,这就使得对冕环结构的识别和提取面临着很大的困境。为了解决上述问题,本文得到了一种新的冕环识别方法,该方法结合了引导滤波和小波变换模极大值的方法来对冕环结构进行识别和提取。本文选用了一组由过渡区与日冕探测器(Transition and Coronal Explorer,简称TRACE)观测设备在171?波段所观测的日冕图像来详细的说明本文算法对于冕环结构的识别过程。识别过程主要有以下几个步骤:(1)对图像进行归一化处理;(2)运用模糊函数对太阳日冕图像的对比度进行增强;(3)使用引导滤波对增强后的图像进行滤波来增强冕环结构的边缘;(4)对滤波过后的图像使用小波变换模极大值法来检测图像中的冕环结构;(5)对处理后的冕环图像进行二值化处理;(6)对二值化图像进行形态学处理来获取冕环结构,以尽可能的去除非冕环结构同时将图像中的冕环结构保留下来;(7)利用图像中被标记为冕环结构的像素点的各个连通对象的横坐标和纵坐标的方差来进一步去除非冕环结构,并得到最终的识别结果。为了验证本文方法的有效性、准确性和完整性,本文将本文方法的识别结果与已有文献中的识别结果进行对比。为了验证本文方法的适用性,使用本文的方法来对由过渡区与日冕探测器和由太阳动力观测站的大气成像装置(Atmospheric Imaging Assembly on the Solar Dynamics Observatory,简称SDO/AIA)观测设备在171?波段所观测的日冕图像中的冕环结构进行识别和提取。最后,对本文方法中用到的阈值和参数对识别结果的影响进行了讨论。实验结果表明相比于现有的几种冕环识别算法,本文所使用的算法具有很高的识别率和很好的鲁棒性,所识别和提取的冕环结构能够进一步用于科学研究中。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张礼

导师: 冯松

关键词: 小波变换,引导图像滤波,模糊函数,日冕冕环

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 天文学,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 昆明理工大学

分类号: TN713;TP391.41;P182.6

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000222

总页数: 68

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标签：小波变换论文;  引导图像滤波论文;  模糊函数论文;  日冕冕环论文;