[发明专利]一种基于低秩恢复模型的日冕物质抛射检测方法

说明书

本发明公开了一种基于低秩恢复模型的日冕物质抛射检测方法，包括以下步骤：步骤1，对从SOHO主页上下载的LASCO C2图像进行图像预处理，对日冕图像进行去噪声、筛选处理；步骤2，将经过步骤1得到的LASCO C2图像经过进行图像灰度化、图像旋转和翻转操作；步骤3，将经过步骤2处理后的日冕图像转换到极坐标下进行表示；步骤4，利用基于低秩恢复模型的方法提取日冕图像中的运动目标；步骤5：微调低秩恢复模型参数，将日冕物质抛射与冕旒区分开来，利用图像三帧差分进行运动目标提取，最终得到日冕物质抛射。所述方法检测速度快，精度大大提高。

技术领域

本发明涉及天文图像目标检测领域，尤其涉及一种基于低秩恢复模型的日冕物质抛射检测方法。

背景技术

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection，CME)是一种规模巨大，程度剧烈的爆发现象。由于这种爆发现象会对地球环境造成严重干扰，因此对日冕物质抛射的探测对预报灾害性空间天气具有重要意义。

CME是将等离子体从太阳的日冕层喷射到行星际空间的一种动态事件。它在20世纪70年代早期的Skylab任务中被首次观测到，是源自太阳的最大和最具活力的爆发现象，并且可以通过白光日冕仪在延伸的日冕中观察到。由于CME是一种巨大的磁化等离子体喷发，因此它可以以高达每秒数千公里的速度传播。鉴于这种爆发活动引发的太阳高能粒子事件和地磁暴会影响航空安全、卫星运行、通信系统、电力设施等，因此有必要对CME进行检测来为空间天气预报人员提供预警信号，从而采取相应的措施以避免不必要的损失。此外，有关CME的统计信息对于更好地了解其性质也非常重要。

虽然前人研究出了不少CME检测的方法，但是这些方法大多是通过人为选择特征，如灰度、纹理等，并利用简单的阈值分割技术进行检测，所以对弱CME的检测效果不佳，并且得到的CME结果目录与协调数据分析研讨会(CDAW)中心目录相比有很大的差距。根据CME的发生状态，将较为成熟的运动目标检测方法应用到CME检测上。与一般自然图像不同，日冕图像作为一种特殊的太阳观测图像，CME现象复杂多变、前景与背景相似之处很多，存在动态冕流的背景影响，传统的运动目标检测方法在检测效果和检测速度上需要改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于低秩恢复模型的日冕物质抛射检测方法，检测速度快，精度大大提高。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种基于低秩恢复模型的日冕物质抛射检测方法，包括以下步骤：

步骤1：对从SOHO主页上下载的LASCO C2图像进行图像预处理，对日冕图像进行去噪声、筛选处理；

步骤2：将经过步骤1得到的LASCO C2图像经过进行图像灰度化、图像旋转和翻转操作；

步骤3：将经过步骤2处理后的日冕图像转换到极坐标下进行表示；

步骤4：利用基于低秩恢复模型的方法提取日冕图像中的运动目标；

步骤5：微调低秩恢复模型参数，将日冕物质抛射与冕旒区分开来，利用图像三帧差分进行运动目标提取，最终得到日冕物质抛射。

作为对上述方案的进一步描述：步骤2中为便于检测结果与CDAW、CACTu，SEEDS目录方法进行比较，将从SOHO主页下载的日冕图像序列统一选取以日冕图像东部(E)为起点，即0度，顺时针旋转到360度；接着进行相应的旋转和翻转操作。

作为对上述方案的进一步描述：步骤3中极坐标转化是对处理后的日冕观测图像做几何变换，保持像素灰度值不变，仅变换像素的几何位置；将512×512像素的LASCO C2日冕图像极坐标化并裁剪掉太阳中心挡板部分，最终得到360×156像素图像。