基于圖像處理的電離層垂測(cè)頻高圖參數(shù)提取方法的研究.pdf

1、近幾年,世界各地自然災(zāi)害嚴(yán)重,例如地震、海嘯等?？蒲腥藛T通過研究發(fā)現(xiàn),這些自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)期,都伴隨著電離層的異常波動(dòng),因此對(duì)電離層的研究成為地球空間探測(cè)領(lǐng)域中的一個(gè)熱門話題。在電離層的研究中,需要對(duì)很多電離層中的參數(shù)進(jìn)行研究,這些參數(shù)主要來自人工度量過程,然而隨著電離層數(shù)據(jù)的增多和對(duì)電離層預(yù)報(bào)和探測(cè)的實(shí)時(shí)性要求的提高,人工度量的效率已經(jīng)不能滿足當(dāng)前電離層探測(cè)的需要,這就需要探索其它方式對(duì)電離層參數(shù)進(jìn)行提取和度量來提高電離層探測(cè)的效率。<

2、br>　　在國外,有許多研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行電離層參數(shù)自動(dòng)提取的研究,主要有美國Lowell大學(xué)大氣研究中心、意大利國家地球物理學(xué)與火山學(xué)研究院、美國空間環(huán)境公司和澳大利亞電離層預(yù)報(bào)服務(wù)中心等。這些研究的主要過程為:首先形成來自電離層反射的回波信號(hào),然后濾除回波信號(hào)中的干擾,形成有用的連續(xù)描跡,最后通過數(shù)學(xué)方法(外推法、擬合法)對(duì)電離層參數(shù)進(jìn)行提取。我國對(duì)電離層參數(shù)的自動(dòng)提取的研究時(shí)間比較短,現(xiàn)階段主要由中國電波研究所和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究人

3、員在對(duì)其進(jìn)行研究。這些研究主要結(jié)合了電離層的一些經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并且從回波信號(hào)形成的機(jī)理出發(fā),通過外推、擬合等方法對(duì)電離層回波信號(hào)描跡進(jìn)行識(shí)別和參數(shù)提取。
　　本文通過對(duì)電離層頻高圖描跡的分層和形狀等特征的分析,結(jié)合了國內(nèi)外現(xiàn)有的電離層參數(shù)提取的方法,提出了一種基于圖像處理和識(shí)別的參數(shù)提取方法。通過這種方法對(duì)電離層參數(shù)自動(dòng)提取的方法進(jìn)行了研究和探索,主要工作包括:
　　(1)通過垂直方向的積分投影方式對(duì)圖像中有效頻域進(jìn)行定位,劃分

4、出目標(biāo)圖像區(qū)域,同時(shí)濾除非目標(biāo)區(qū)域的干擾信息。然后結(jié)合電離層頻高圖描跡的分層特征,采用分割線定位法,對(duì) E層和 F層進(jìn)行分割,為后續(xù)的分層參數(shù)提取提供基礎(chǔ)。
　　(2)對(duì) F層中的參數(shù)進(jìn)行提取。本文根據(jù)電離層頻高圖中干擾信號(hào)的強(qiáng)度比有用信號(hào)強(qiáng)度弱的特點(diǎn),首先對(duì)圖像進(jìn)行了預(yù)處理。通過圖像灰度拉伸、類間方差法和最小值濾波的方式對(duì)電離層頻高圖中的椒鹽噪聲和孤立噪聲點(diǎn)進(jìn)行濾除。然后通過旋轉(zhuǎn)投影積分法和連通分量標(biāo)記法對(duì)頻高圖 F層的二次反射