基于全天空图像和紫外图像的极光事件检测与分析

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1、西安电子科技大学博士学位论文基于全天空图像和紫外图像的极光事件检测与分析作者：杨秋菊导师：梁继民教授学科：模式识别与智能系统二零一三年八月中国-西安AuroralEventsDetectionandAnalysisBasedonASIandUVIImagesADissertationSubmittedtoXidianUniversityInCandidacyfortheDegreeofDoctorofPhilosophyInPatternRecognition&IntelligentSystemByYangQi

2、ujuxi’an．P．R．ChinaAugust2013作者简介杨秋菊，湖南岳阳人。2008年7月毕业于陕西师范大学，获学士学位，专业为电子信息科学与技术。2008年8月起就读于西安电子科技大学电子工程学院，2010年3月开始硕博连读。导师：梁继民。主要研究方向：极光图像自动分析与处理。代表性成果及经历：已在IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing、PlanetaryandSpaceScience、地球物理学报等学术刊物发表学术论文3篇。Qi由uYangwasbo

3、minYueyang，HunanProvince，China，in1986．ShereceivedtheB．S．degreeinelectronicinformationscienceandtechnologyfromShaanxiNormalUniversity,Xi’an，China,in2008．SheiscurrentlyworkingtowardthePh．D．degreeinXidianUniversity,Xi’an．Hermainresearchinterestsareinthefieldofa

4、uroralimageprocessingandanalysis．ShehaspublishedthreepapersinIEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing，PlanetaryandSpaceScience，andChineseJournalofGeophysics．独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果

5、；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论本人签名：实之处，本人承担一切相关责任。日期丝俭：墨!堑关于论文使用授权的说明本人完全理解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的

6、全部或部分内容，可以允许采用影印、缩放或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密奄jL年解密后本人签名：垄垒竺堑别程各釉适用本菩警书。p／_≥，g．≥f日期!!：兰：!：摘要极光是沿磁力线运动的高能带电粒子沉降到极区电离层高度时激发大气粒子后产生的发光现象。作为极区日地物理过程(特别是磁层．电离层相互作用)最具代表性的表现形式，人们通过极光形态及其演化的系统观测可以获得磁层和日地空间电磁活动的大量信息，有助于深入研究太阳活动对地球的影响方式与程度，对了解空间天气过程的变化规律具有

7、重要意义。极光研究是空间物理研究领域的重要方向之一，极光的综合观测也成为世界各国极地科学考察活动的重要科考项目。光学成像是应用最早、最广泛的极光观测手段，其优点在于能够得到极光的二维图像，并且可以对极光的空间运动特性进行连续观测。目前常用的光学观测包括基于地面的全天空成像仪(A11．skyimager,ASI)拍摄的ASI图像和基于卫星的紫外成像仪(Ultra-violetimager，UVI)拍摄的uVI图像。随着极光系统观测的开展，海量的极光图像数据在逐年累加，如何高效分析和利用这些数据成为各国极光物理研究

8、人员亟待解决的一个问题。本文针对传统人工分析费时费力以及少量事件分析得出的结论普适性不强等问题，研究海量极光图像的自动分析方法。基于我国北极黄河站的高分辨率ASI观测图像，重点分析了极光形态分类和极向运动事件检测两个典型问题；基于Polar卫星的全域视角UvI图像，重点研究了亚暴起始时刻检测和极光卵边界位置建模两个热点问题。本文提出了多种极光图像的表征、分类和检测方法，取得的主要研究成