基于圖像處理的電離層垂測頻高圖參數(shù)提取方法的研究.pdf

1、近幾年,世界各地自然災害嚴重,例如地震、海嘯等?？蒲腥藛T通過研究發(fā)現(xiàn),這些自然災害發(fā)生時期,都伴隨著電離層的異常波動,因此對電離層的研究成為地球空間探測領域中的一個熱門話題。在電離層的研究中,需要對很多電離層中的參數(shù)進行研究,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)的增多和對電離層預報和探測的實時性要求的提高,人工度量的效率已經(jīng)不能滿足當前電離層探測的需要,這就需要探索其它方式對電離層參數(shù)進行提取和度量來提高電離層探測的效率。<

2、br>　　在國外,有許多研究機構在進行電離層參數(shù)自動提取的研究,主要有美國Lowell大學大氣研究中心、意大利國家地球物理學與火山學研究院、美國空間環(huán)境公司和澳大利亞電離層預報服務中心等。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,然后濾除回波信號中的干擾,形成有用的連續(xù)描跡,最后通過數(shù)學方法(外推法、擬合法)對電離層參數(shù)進行提取。我國對電離層參數(shù)的自動提取的研究時間比較短,現(xiàn)階段主要由中國電波研究所和哈爾濱工業(yè)大學的研究人

3、員在對其進行研究。這些研究主要結(jié)合了電離層的一些經(jīng)驗模型,并且從回波信號形成的機理出發(fā),通過外推、擬合等方法對電離層回波信號描跡進行識別和參數(shù)提取。
　　本文通過對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別的參數(shù)提取方法。通過這種方法對電離層參數(shù)自動提取的方法進行了研究和探索,主要工作包括:
　　(1)通過垂直方向的積分投影方式對圖像中有效頻域進行定位,劃分

4、出目標圖像區(qū)域,同時濾除非目標區(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 E層和 F層進行分割,為后續(xù)的分層參數(shù)提取提供基礎。
　　(2)對 F層中的參數(shù)進行提取。本文根據(jù)電離層頻高圖中干擾信號的強度比有用信號強度弱的特點,首先對圖像進行了預處理。通過圖像灰度拉伸、類間方差法和最小值濾波的方式對電離層頻高圖中的椒鹽噪聲和孤立噪聲點進行濾除。然后通過旋轉(zhuǎn)投影積分法和連通分量標記法對頻高圖 F層的二次反射