基于光流的日侧极光图像分类研究

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1、摘要摘要极光是太阳风携带的高能带电粒子与地球高空大气层中的中性气体碰撞后产生的地球物理现象。对其形态和演变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,日侧极光是太阳风与地球磁层相互作用产生的电离层踪迹,更能反映太阳风磁层在日侧的相互作用,对研究空间天气和太阳风磁层相互耦合具有重要意义。本文分析了极光分类研究的现状,尝试通过运动信息对极光图像和极光图像序列进行分类研究。针对极光图像的非刚体性质,首次把专门针对流体运动的光流算法应用到极光图像,并根据极光图像序列之间位移大的特性提出了多尺度流体光流算法。针对光流信息冗余度高,

2、提出了用分块进行表征光流信息的设想,用近邻分类器实现极光图像分类。在北极黄河站的极光图像数据库上所做的分类实验表明了算法的有效性。在上述基础上提出基于光流场特征的极光图像序列检测算法。因为图像序列具有时间信息,将光流场的直方图特征顺序连接描述图像序列,检测实验结果表明了算法的有效性。关键字:日侧极光光流特征局部二值模式流体运动AbstractAbstractTheauroralphenomenaisformedbysolarwindcollideswiththeatomsintheupperatmosphereovertheea

3、rth.Theresearchofspatialstructureandtemporalevolutionoftheauroralcanobtainmanyinformationofthesolarwind-magnetosphereinteractionandthephysicsofthemagnetosphere-ionosphereinteraction.Daysideauroralistheionospheretrackgeneratedbythesolarwind-magnetosphereinteraction,re

4、flectstheinteractionofsolarwindandmagnetosphereindayside.Inadditionitisofgreatimportancetothestudyofspaceweatheractivity,ionosphereanditsdynamicfeatures.Inthispaper,目录目录摘要第一章绪论研究背景及意义极光分类研究进展及现状论文的研究内容及安排第二章光流场计算方法引言光流场光流场与运动场光流场计算方法光流场的基本等式运动估计的不适定问题基于梯度方法方法方法多尺度微分光

5、流算法小结第三章基于光流特征的极光图像分类引言流体光流场计算基本原理散度旋度正则化多尺度流体光流算法特征提取局部二值模式分块近邻分类器试验结果及分析小结第四章基于光流特征的极光序列检测引言图像序列图像序列分析方法基于光流的日侧极光图像分类研究均匀采样分析法极光图像序列分析特征提取相似度计算实验结果及分析小结第五章总结与展望致谢参考文献研究成果第一章绪论第一章绪论研究背景及意义极光是出现在地球南北两极附近地区