基于最大类间方差法的太阳射电爆发自动检测方法研究

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太阳是一颗非常活跃的恒星,每时每刻都在向地球输送能量,对太阳射电爆发的研究不仅可以揭示空间天气的规律,最大程度减少灾害性空间天气造成的影响,同时也与我们的日常生产生活密切相关。太阳射电爆发是一种射电波段观测到的剧烈流量增强现象。对太阳射电爆发的观测和记录目前仍普遍采用人工检测方法,这种方法既费时又费力,还有随意性、遗漏性等诸多弊端。随着数字图像处理技术的发展,将其应用到射电天文学领域实现频谱图像的去噪、分割、参数量化等方法也越来越多。由于各个天文台所记录的太阳射电数据格式并不完全相同,导致直接套用相应方法时会有很大的误差,并且目前的太阳射电爆发自动检测方法在实时处理方面还有一定的差距。本文在前人研究成果的基础上,结合了图像去噪、图像分割、形态学操作等图像处理技术,以中科院云南天文台所记录的射电数据为研究对象,提出了一种适合云南天文台所记录数据的太阳射电爆发自动检测方法。实现了III型射电爆发的自动检测和参数量化。本文首先对云南天文台记录的后缀名为dat的数据进行格式转换,转换成Matlab易于处理的图像形式,在图像去噪步骤针对不同类型的噪声综合使用了背景减除法和通道归一化法,抑制了图像中的渐变背景噪声和横长条纹干扰。在图像分割步骤通过对比分割结果选择了前景和背景分割效果最明显、最利于后续处理的OTSU法。针对分割后频谱图像仍存在某些孤立噪声的问题,使用开运算去除了图像中的孤立小点,使用闭运算弥合了图像中的一些小裂缝,实现了频谱图像的平滑处理;对形态学操作后的频谱图像,分别使用了检测直线的方法和设定阈值法对爆发参数进行量化。并分析了使用Hough变换检测直线的方式对云南天文台数据不适用的原因。最后通过设置两组对比实验,表明本文提出的太阳射电自动检测方法在检测III型爆发时是切实可行的。
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