一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，屬于天文技術(shù)和圖像處理領(lǐng)域。本發(fā)明使用帶通濾波對(duì)太陽(yáng)光球圖像I1進(jìn)行去噪，得到圖像I2；對(duì)圖像I2運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法來標(biāo)記本影區(qū)域，得到本影區(qū)域的二值圖像I3；運(yùn)用區(qū)域生長(zhǎng)的方法對(duì)識(shí)別出的圖像I3進(jìn)行處理來標(biāo)記半影區(qū)域，得到半影區(qū)域的二值圖像I4；運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法對(duì)圖像I2重構(gòu)得到重構(gòu)圖像I5；用圖像I5與圖像I2相減得到差值圖像I6；對(duì)圖像I6進(jìn)行二值化處理得到二值圖像I7；對(duì)圖像I7去除小面積雜點(diǎn)得到二值圖像I8；將圖像I8與圖像I3、圖像I4相乘去除本影區(qū)域和米粒區(qū)域的點(diǎn)得到圖像I9。本發(fā)明優(yōu)于基于高通濾波的識(shí)別方法，識(shí)別結(jié)果可靠并準(zhǔn)確。
【專利說明】
一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，屬于天文技術(shù)和 圖像處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球以及人類的生活有著重大的意 義。研究太陽(yáng)活動(dòng)是天文學(xué)的一個(gè)重要方面，太陽(yáng)黑子中半影纖維的研究也越來越受到研 究者的關(guān)注。
[0003] 目前，識(shí)別半影纖維亮點(diǎn)的方法是運(yùn)用高通濾波進(jìn)行識(shí)別，是一種基于梯度的識(shí) 別方法。由于半影纖維亮點(diǎn)是局部強(qiáng)度較強(qiáng)的點(diǎn)，且有分布不均勻，邊緣模糊等特點(diǎn)，而使 用基于梯度的識(shí)別半影纖維亮點(diǎn)的方法就有了很多局限性，會(huì)導(dǎo)致誤識(shí)別的情況和識(shí)別結(jié) 果不準(zhǔn)確的情況。本發(fā)明利用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法識(shí)別半影纖維亮點(diǎn)。此方法利用局部形態(tài) 來提取強(qiáng)度較強(qiáng)的點(diǎn)，因此能很好的識(shí)別到半影纖維亮點(diǎn)并且克服了基于梯度識(shí)別方法中 的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，以用于識(shí)別圖 像中的半影纖維亮點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，所述 方法的具體步驟如下：
[0006] Stepl、接收待識(shí)別的太陽(yáng)光球圖像I1，使用帶通濾波進(jìn)行去噪，得到去噪后的圖 像12;
[0007] Step2、對(duì)圖像I2運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法來標(biāo)記本影區(qū)域，接著進(jìn)行二值化處理， 得到本影區(qū)域的二值圖像I 3;
[0008] Step3、運(yùn)用區(qū)域生長(zhǎng)的方法對(duì)識(shí)別出的二值圖像I3進(jìn)行處理來標(biāo)記半影區(qū)域，得 到半影區(qū)域的二值圖像14;
[0009] Step4、運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法對(duì)圖像12重構(gòu)得到重構(gòu)圖像15;
[0010] Step5、用圖像I5與圖像12相減得到差值圖像I6;
[0011] Step6、對(duì)圖像I6進(jìn)行二值化處理得到二值圖像17;
[0012] Step7、對(duì)二值圖像I7去除小面積雜點(diǎn)得到二值圖像18;
[0013] StepS、將圖像I8與圖像13、圖像I4相乘去除本影區(qū)域和米粒區(qū)域的點(diǎn)得到圖像I 9 作為半影纖維亮點(diǎn)的識(shí)別結(jié)果。
[0014] 所述小面積雜點(diǎn)為8-15個(gè)像素以下的點(diǎn)。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是:形態(tài)學(xué)是用具有一定形態(tài)的結(jié)構(gòu)元素去度量和提取圖像中 的對(duì)應(yīng)形狀以達(dá)到對(duì)圖像分析和識(shí)別的目的。形態(tài)學(xué)圖像處理的應(yīng)用可以簡(jiǎn)化圖像數(shù)據(jù)， 保持它們基本的形狀特性，并除去不相干的結(jié)構(gòu)。它是通過抑制圖像的局部強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)對(duì) 半影纖維亮點(diǎn)特征的穩(wěn)定提取;優(yōu)于基于高通濾波的識(shí)別方法，識(shí)別結(jié)果可靠并準(zhǔn)確;既能 很好地識(shí)別高對(duì)比度，邊緣清晰的半影纖維亮點(diǎn)組織，又能很好地識(shí)別那些低對(duì)比度，邊緣 模糊的半影纖維亮點(diǎn)的特征;對(duì)閾值的響應(yīng)并不敏感，具有很好的健壯性。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1、2的待識(shí)別的太陽(yáng)光球圖像I1;
[0018] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1、2的去噪后的圖像I2;
[0019] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1、2的本影區(qū)域的二值圖像I3;
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1、2的半影區(qū)域的二值圖像I4;
[0021]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1、2的重構(gòu)圖像I5;
[0022]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1、2的差值圖像I6;
[0023]圖8為本發(fā)明實(shí)施例1、2的二值圖像I8;
[0024] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例1、2的識(shí)別結(jié)果圖像I9;
[0025] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例3的待識(shí)別的太陽(yáng)光球圖像I1;
[0026] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例3的去噪后的圖像I2;
[0027]圖12為本發(fā)明實(shí)施例3的本影區(qū)域的二值圖像I3;
[0028]圖13為本發(fā)明實(shí)施例3的半影區(qū)域的二值圖像I4;
[0029]圖14為本發(fā)明實(shí)施例3的重構(gòu)圖像I5;
[0030]圖15為本發(fā)明實(shí)施例3的差值圖像I6;
[0031]圖16為本發(fā)明實(shí)施例3的二值圖像I8;
[0032]圖17為本發(fā)明實(shí)施例3的識(shí)別結(jié)果圖像19。
【具體實(shí)施方式】
[0033]實(shí)施例1:如圖1-9所示，一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，所述 方法的具體步驟如下：
[0034] Stepl、接收待識(shí)別的太陽(yáng)光球圖像I1，使用帶通濾波進(jìn)行去噪，得到去噪后的圖 像12;
[0035] Step2、對(duì)圖像I2運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法來標(biāo)記本影區(qū)域，接著進(jìn)行二值化處理， 得到本影區(qū)域的二值圖像I3;
[0036] Step3、運(yùn)用區(qū)域生長(zhǎng)的方法對(duì)識(shí)別出的二值圖像I3進(jìn)行處理來標(biāo)記半影區(qū)域，得 到半影區(qū)域的二值圖像14;
[0037] Step4、運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法對(duì)圖像12重構(gòu)得到重構(gòu)圖像15;
[0038] Step5、用圖像I5與圖像I2相減得到差值圖像I6;
[0039] Step6、對(duì)圖像I6進(jìn)行二值化處理得到二值圖像17;
[0040] Step7、對(duì)二值圖像17去除小面積雜點(diǎn)得到二值圖像18;
[0041] StepS、將圖像I8與圖像13、圖像I4相乘去除本影區(qū)域和米粒區(qū)域的點(diǎn)得到圖像I 9 作為半影纖維亮點(diǎn)的識(shí)別結(jié)果。
[0042]所述小面積雜點(diǎn)為8-15個(gè)像素以下的點(diǎn)。
[0043] 實(shí)施例2:如圖1-9所示，一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，所述 方法的具體步驟如下：
[0044] Stepl、接收待識(shí)別的太陽(yáng)光球圖像I1，使用帶通濾波進(jìn)行去噪，得到去噪后的圖 像12;
[0045] Step2、對(duì)圖像I2運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法來標(biāo)記本影區(qū)域，接著進(jìn)行二值化處理， 得到本影區(qū)域的二值圖像I3;
[0046] Step3、運(yùn)用區(qū)域生長(zhǎng)的方法對(duì)識(shí)別出的二值圖像I3進(jìn)行處理來標(biāo)記半影區(qū)域，得 到半影區(qū)域的二值圖像14;
[0047] Step4、運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法對(duì)圖像12重構(gòu)得到重構(gòu)圖像15;
[0048] Step5、用圖像I5與圖像I2相減得到差值圖像I6;
[0049] Step6、對(duì)圖像I6進(jìn)行二值化處理得到二值圖像17;
[0050] Step7、對(duì)二值圖像17去除小面積雜點(diǎn)得到二值圖像18;
[0051] StepS、將圖像I8與圖像13、圖像I4相乘去除本影區(qū)域和米粒區(qū)域的點(diǎn)得到圖像I 9 作為半影纖維亮點(diǎn)的識(shí)別結(jié)果。
[0052] 實(shí)施例3:如圖1-17所示，一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，
[0053] (1)接收待識(shí)別的太陽(yáng)黑子圖像I1，如圖10所示，圖中心較暗的區(qū)域?yàn)楹谧颖居皡^(qū) 域，本影區(qū)域的外圍呈暈狀結(jié)構(gòu)的為半影區(qū)域，圖像中的顆粒為米粒結(jié)構(gòu)。而半影區(qū)域呈條 狀的亮條是亮纖維，并且每條亮纖維上都有局部較亮的點(diǎn)稱為半影纖維亮點(diǎn)。使用帶通濾 波平滑太陽(yáng)黑子圖像，得到去噪后的圖像1 2,如圖11所示，此處選取平滑的結(jié)構(gòu)元是半徑為 9的圓；
[0054] (2)運(yùn)用形態(tài)學(xué)膨脹的方法膨脹圖像I2得到膨脹后的圖像，其中膨脹用到的結(jié)構(gòu) 元是半徑為5個(gè)像素的圓，然后運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法對(duì)膨脹后的圖像與圖像I 2進(jìn)行重構(gòu) 得到重構(gòu)圖像;接著通過設(shè)置閾值對(duì)重構(gòu)圖像進(jìn)行二值化處理，得到本影區(qū)域的二值圖像 13，此處選取的閾值為圖像13的最大強(qiáng)度值除以3.9，即O 1 = max(13(:))+ 3.9，本影區(qū)域的 二值圖像I3如圖12所示；
[0055] (3)運(yùn)用區(qū)域生長(zhǎng)的方法對(duì)識(shí)別出的本影區(qū)域的二值圖像I3進(jìn)行處理得到半影區(qū) 域的二值圖像14,此處需要設(shè)置一個(gè)參數(shù)，參數(shù)的大小為圖像I 4的強(qiáng)度值的平均值乘以0.9， 即〇2=!11-11(13( :))\0.9;然后通過設(shè)置閾值得到半影區(qū)域的二值圖像14，此處選取的閾值 為0.2，二值圖像14如圖13所示；
[0056] (4)運(yùn)用形態(tài)學(xué)膨脹的方法膨脹圖像I2得到膨脹后的圖像，其中膨脹用到的結(jié)構(gòu) 元是半徑為3個(gè)像素的圓，然后運(yùn)用膨脹后的圖像與圖像I 2重構(gòu)得到重構(gòu)圖像15,如圖14所 示；
[0057]形態(tài)學(xué)重構(gòu)涉及到兩幅圖像和一個(gè)結(jié)構(gòu)元，一副圖像是標(biāo)記圖像，它包含變換的 起始點(diǎn)，另一副圖像是模板，它約束該變換，結(jié)構(gòu)元用來定義連接性，默認(rèn)值為8連接。此處 的標(biāo)記圖像是對(duì)圖像I2腐蝕得到的圖像，腐蝕采用的結(jié)構(gòu)元是半徑為3的圓，另一副模板圖 像是圖像1 2,結(jié)構(gòu)元采用默認(rèn)值8連接，及值為1的3X3的矩陣。
[0058]令F為標(biāo)記圖像，G是模板圖像，且標(biāo)記圖像F必須是模板圖像G的子集，也就是 F e (3，B = one(3)，從F重建G記作。重構(gòu)迭代過程定義如下：
[0059] ① /?'(F) = ?廠 ? β) η;
[0060] ②= D;:,0[Dg_n(F)]，々多2;
[0061 ]③反復(fù)進(jìn)行步驟②進(jìn)行迭代，直至>(廠)=￡)g+i>(F)，即Z?//(F) = Z^,.(F}。
[0062] (5)用圖像I5與圖像I2相減得到差值圖像16,那么強(qiáng)度較強(qiáng)的值就被獲取到了差值 圖像16中，如圖15所示；
[0063] (6)設(shè)置閾值對(duì)圖像I6進(jìn)行二值化處理得到二值圖像17,此處選取的閾值為0.02;
[0064] (7)對(duì)二值圖像I7去除小面積雜點(diǎn)得到圖像18,此處去掉的小面積點(diǎn)為10個(gè)像素以 下(表示小于等于10)的點(diǎn)，結(jié)果如圖16所示；
[0065] (8)將圖像I8與圖像13、圖像I4相乘去除本影區(qū)域和米粒區(qū)域的點(diǎn)得到圖像1 9,如 圖17所示，即得到半影纖維亮點(diǎn)的識(shí)別結(jié)果。
[0066] 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述 實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前 提下做出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，其特征在于:所述方法的具體 步驟如下： Stepl、接收待識(shí)別的太陽(yáng)光球圖像h，使用帶通濾波進(jìn)行去噪，得到去噪后的圖像12; Step2、對(duì)圖像12運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法來標(biāo)記本影區(qū)域，接著進(jìn)行二值化處理，得到本 影區(qū)域的二值圖像1 3; Step3、運(yùn)用區(qū)域生長(zhǎng)的方法對(duì)識(shí)別出的二值圖像13進(jìn)行處理來標(biāo)記半影區(qū)域，得到半 影區(qū)域的二值圖像14; Step4、運(yùn)用形態(tài)學(xué)重構(gòu)的方法對(duì)圖像12重構(gòu)得到重構(gòu)圖像15; Step5、用圖像15與圖像12相減得到差值圖像16; St ep6、對(duì)圖像16進(jìn)行二值化處理得到二值圖像17; Step7、對(duì)二值圖像17去除小面積雜點(diǎn)得到二值圖像18; StepS、將圖像18與圖像13、圖像14相乘去除本影區(qū)域和米粒區(qū)域的點(diǎn)得到圖像1 9作為半 影纖維亮點(diǎn)的識(shí)別結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的識(shí)別天文圖像太陽(yáng)黑子中半影纖維亮點(diǎn)的方法，其特征在于： 所述小面積雜點(diǎn)為8-15個(gè)像素以下的點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK105844613SQ201610143084
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日
【發(fā)明人】馮松, 王洋, 季凱帆, 楊云飛, 王 鋒, 鄧輝
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)