[发明专利]一种基于图像处理的太阳射电爆发自动实时检测方法

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的太阳射电爆发自动实时检测方法，把太阳射电爆发的检测看作是对太阳射电频谱图像的运动目标检测，采用混合高斯模型的思想检测太阳射电频谱的运动区域，并对检测出来的爆发区域准确量化，提取爆发强度、爆发带宽和持续时间，包括自动检测太阳射电爆发和太阳射电爆发参数值的提取两部分。本发明自动提取爆发的参数值，把全人工完成的太阳射电爆发的检测工作，通过图像处理的方法自动完成，提高了效率和参数提取的精度；实时检测到的太阳射电爆发和提取得到的爆发参数，为实时灾害性空间天气的预警提供数据，在灾害性空间天气来临时，对现代化设备系统进行调整，能尽可能地降低灾害性空间天气带来的影响。

技术领域

本发明属于太阳射电检测领域，尤其涉及一种基于图像处理的太阳射电爆发自动实时检测方法。

背景技术

太阳是唯一可以被精细观测的恒星，同时，太阳系还是人类已知的唯一有生命繁衍行为的恒星系统。因此，太阳物理研究不仅是天文学中最为活跃和重要的领域，而且对研究宇宙中生命的起源、演化也具有极其重要的意义。太阳的剧烈爆发，主要指耀斑和日冕物质抛射(CME，Coronal Mass Ejection)，它们是太阳系中最剧烈的能量释放过程。特别是CME，它将大量的等离子体物质，以超过千公里/秒的速度，抛向行星际空间。

耀斑和CME事件产生的辐射、加速的高能粒子有可能对地球周围的空间环境及地磁场产生剧烈扰动，直接影响航天器、通讯、电力等现代化技术系统的正常运行，对人类生活环境造成重大的不利影响。人们把这种由太阳活动引起的近地空间或从太阳大气到地球大气的空间环境状态的变化，称之为空间天气。相对于地面天气而言，空间天气发生在距离地面30公里以上。

太阳爆发对空间天气有很大的影响，最剧烈的就是耀斑和CME事件，耀斑和CME事件都伴随着太阳射电爆发。太阳爆发事件的能量释放过程在整个电磁波谱的范围内均有表现，因此，射电波段的观测是相当重要和必不可少的手段。

太阳射电爆发包含耀斑和CME的大量的粒子加速和辐射的过程，对CME的预测和预警具有先兆作用，而且在对地方向上的CME的预测和预警方面，太阳射电频谱仪的作用是其它仪器无可替代的。所以，在太阳射电爆发发生时，对爆发的参数值进行提取、进行灾害性空间天气预警有重大意义。

目前，太阳射电频谱的检测主要通过每天在观测后，观测人员回放太阳射电频谱视频，人工筛选可疑爆发数据，然后人工确定爆发的相关参数。但是，采用人工检测的方法主要存在以下问题：

1、滞后性：每天形成太阳射电活动报告都在观测完几小时以后，对于太阳射电爆发事件，无法第一时间获得相关数据，不能做到灾害性空间天气的实时预警；

2、遗漏性：由于每天每套观测设备产生将数个GB的频谱数据，这些数据记录了10个小时的太阳活动情况，需要工作人员进行视频回放，寻找有意义的太阳活动数据。人工检测需要耗费大量的时间，并且，短时爆发信号具有时间短不易察觉等特性，人工检测太阳活动数据会存在遗漏的情况；

3、随意性：对于人工检测出来的太阳射电爆发，需要对爆发的参数值进行量化。但是人工提取太阳射电爆发的相关参数值，和工作人员的状态有很大相关性，每个工作人员提取参数的细致程度也可能不同。这就造成太阳射电爆发参数值人工提取随意性大，无法准确量化，为后续理论研究带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像处理的太阳射电爆发自动实时检测方法，旨在提高太阳射电爆发检测的效率和参数提取的精度。