冕環(huán)是日冕結(jié)構(gòu)的重要組成部分,對(duì)冕環(huán)的尺寸及形態(tài)學(xué)的研究有助于我們更好地認(rèn)識(shí)冕環(huán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),同時(shí)也為進(jìn)一步理解日冕構(gòu)造、日冕活動(dòng)區(qū)演化、日冕加熱、日冕磁場(chǎng)和日冕等離子體屬性等相關(guān)問題提供線索.本文以冕環(huán)的自動(dòng)檢測(cè)算法和基于自動(dòng)檢測(cè)算法的冕環(huán)寬度統(tǒng)計(jì)為研究目標(biāo),首先,提出了一種有效的基于匹配濾波和非銳化掩模增強(qiáng)的冕環(huán)自動(dòng)檢測(cè)算法.其次,使用所提出的算法對(duì)太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)（Solar Dynamics Observatory, SDO）的大氣成像組件（Atmospheric Imaging Assembly, AIA）的圖像和高分辨率日冕成像儀（Highresolution Coronal Imager, Hi-C）的圖像中的冕環(huán)進(jìn)行檢測(cè),并將檢測(cè)結(jié)果與目前性能表現(xiàn)較優(yōu)的算法——Oriented Coronal Curved Loop Tracing（OCCULT）的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,以說明本文算法能檢測(cè)到更多的冕環(huán).進(jìn)一步地,獲得所有檢測(cè)到的冕環(huán)的主軸和其局部方向,提取、計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析了它們的橫切面輪廓寬度.最后,得到如下結(jié)論:（1）本文的冕環(huán)檢測(cè)算法優(yōu)于現(xiàn)存的性能較優(yōu)的冕環(huán)檢測(cè)算法OC... 

【文章來源】：科學(xué)通報(bào). 2020,65(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

(網(wǎng)絡(luò)版彩色)原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)及它們的雙通濾波結(jié)果.(a)Hi-C的原始圖像;(b)AIA/SDO的原始圖像;(c)(a)通過7個(gè)像元尺寸為[nsm1,nsm2]的雙通濾波器后的結(jié)果;(d)(b)通過7個(gè)像元尺寸為[nsm1,nsm2]的雙通濾波器后的結(jié)果

顯然,圖1(a)和(b)的原始日冕圖像中包含了大量冕環(huán).雖然這些冕環(huán)像素的強(qiáng)度相比其領(lǐng)域像素的強(qiáng)度要高,但是冕環(huán)與冕環(huán)之間沒有很清晰的邊界,而且許多冕環(huán)聚集在一起形成大量難以分割的環(huán)簇.特別地,在冕環(huán)足點(diǎn)附近,由于圖像強(qiáng)度較高,干擾結(jié)構(gòu)較強(qiáng)冕環(huán)之間的邊界更加難以區(qū)分.正是由于以上這些特點(diǎn),常用的圖像分割方法很難從原始日冕圖像中自動(dòng)和高效地檢測(cè)出冕環(huán).盡管前面所述的雙通濾波器可以增強(qiáng)特定像元寬度的冕環(huán)(如圖1(c)和(d)),但是要從這些增強(qiáng)的圖像中分割出每一根獨(dú)立的冕環(huán)并進(jìn)行寬度自動(dòng)統(tǒng)計(jì)還是比較困難(需要說明的是,圖1(a)和(b)原始圖像中的高亮條帶表示冕環(huán),而圖1(c)和(d)雙通濾波器圖像中,為了與OCCULT算法進(jìn)行對(duì)比,圖像進(jìn)行了反色,即條帶表示冕環(huán)).根據(jù)文獻(xiàn)[7～11]可知,大部分的冕環(huán)橫切面輪廓較好地符合高斯型結(jié)構(gòu),且對(duì)于每一條獨(dú)立的冕環(huán),雖然其可能有一定的彎曲半徑,但是沿著其擴(kuò)展方向,其橫切面寬度變化很小.因此,首先使用分段線性化的二維高斯函數(shù)構(gòu)造每一條獨(dú)立的冕環(huán)(圖3顯示了一條獨(dú)立冕環(huán)的分段線性化模型),而對(duì)于每一個(gè)分段線性化的部分,其二維高斯函數(shù)如下:

如圖3所示,較粗的實(shí)線表示一條獨(dú)立的冕環(huán),其由15個(gè)分段線性化的部分組成,而對(duì)于每一個(gè)分段線性化的部分,L為分段線性化的長(zhǎng)度,x為分段線性化的冕環(huán)水平方向上的坐標(biāo)到其中心的距離,σ與分段線性化的冕環(huán)的半寬有關(guān).顯然,通過式(1)可以獲得一個(gè)冕環(huán)段的函數(shù)形式.而對(duì)于冕環(huán)檢測(cè),目的是將所有的冕環(huán)結(jié)構(gòu)(大量的冕環(huán)段)從圖像中分割出來.換言之,如果能夠把已知函數(shù)形式(式(1))的冕環(huán)的函數(shù)值相比于干擾結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增強(qiáng),就容易把冕環(huán)從圖像中分割出來.

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]太陽爆發(fā)事件和日冕加熱中磁拓?fù)涞难芯縖D]. 楊凱.南京大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3382327