[发明专利]一种太阳轮廓的自动提取方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳物理领域中的图像处理技术，特别是一种适用于太阳轮廓自动提取的方法。

背景技术

太阳是一颗典型的恒星，它与人类的生活和生产活动有着密不可分的联系，太阳的光和热温暖着地球，维持着人类生存以及地球上一切生命活动所必需的适当环境。我们所看到的四季变化、昼夜交替、风云雨雪、植物生长……无一不是太阳作用的结果(参考文献[1-3])。然而，剧烈的太阳活动也会对日地空间和地球高空大气产生扰动，引起一系列重要的现象，并影响到空间飞行安全、人造卫星寿命估计、无线电通讯、极区电力系统、地物探矿、气象和水文预报等国防和国民经济有关的重要部门，因此，探讨太阳活动的各种规律，并对它们进行预报，具有重要的应用价值(参考文献[4-7])。

准确提取太阳轮廓是研究太阳及其活动的基础，对于确定日面半径和日地距离、计算太阳活动在日面中的位置以及研究其演化规律等具有直接和重要的作用。早期人们基于手工方式在太阳图像上描绘其边缘轮廓，以此确定其半径和中心，并计算太阳活动的面积和位置。然而，随着新的大型地基和空基仪器设备不断投入使用，观测数据曾爆炸式增长，这种方式已经不能满足要求，针对此需求，本发明提出了一种自动的太阳轮廓提取方法，可用于计算日面的半径和中心，并为确定太阳活动的面积和位置提供了方法。

本发明基于怀柔太阳观测基地(HSOS)提供的全日面单色像实现太阳轮廓的自动提取。HSOS是中国科学院国家天文台天文观测与研究的重要基地之一，其装备的全日面望远镜，每日可获得记录有太阳黑子、普斑等太阳活动的全日面单色像，为研究和预报太阳活动、监测和预警空间环境等相关研究和应用提供了宝贵资料(参考网址[8])。

在国际上已提出了太阳轮廓的自动提取方法(参考文献[9])，然而，这种方法主要利用空间望远镜获取的数据进行处理，由于不受地球的大气干扰这种数据的分辨率较高，相比而言，我国HSOS的全日面单色像通过地基观测和采集，分辨率较为有限，目前的方法均不能很好应用；而在国内，这方面的研究尚未开展，还属于空白地带。本发明针对我国的太阳观测数据提出一种新的太阳轮廓提取方法，填补了国内空白，对质量较低的太阳观测数据特别适用。

主要参考文献附录

[1]周永宏；郑大伟.地球自转运动与大气、海洋活动.科学通报.2000.2588-2597.

[2]周树荣；徐群.太阳质子耀斑与降雨指数R间的关系.自然灾害学报.1992.92-100.

[3]廖德春；廖新浩.太阳活动影响地球自转长周期变化的新证据.科学通报.2001.13-16.

[4]林元章..太阳物理导论.2000.

[5]李栋梁.青藏高原地面加热场强度变化及其与太阳活动的关系.2006.975-982.

[6]孙长安；杨本有.太阳活动与长江中下游地区旱涝的规律.天文学报.1992.179-185

[7]杨本有[1]；凌兆芬[2].天文因素对自然灾害的影响.紫金山天文台台刊.1996.284-291

[8]http：//sun.bao.ac.cn/gene/site-ch.html

[9]D.Djafer·A.Irbah·M.Meftah.Identification of Sunspots on Full-Disk Solar Images Using Wavelet Analysis.Solar Phys.(2012)281：863-875

发明内容

本发明是针对怀柔全日面单色像提出的一种太阳轮廓自动提取方法，填补了国内在这方面的技术空白。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

(1)为了消除日面上的活动，得到一个干净的日面，对原始图像采用形态学的闭运算进行处理，其中设置闭运算的结构元素半径需大于日面活动的半径，闭运算的公式如(1)、(2)和(3)所示，其中A中设置闭运算的结构元素半径需大于日面活动的半径，闭运算的公式如(1)、(2)和(3)所示，其中A代表原始图像，B代表结构元素：

膨胀运算：