主权项 |
基于流体力学的极光运动方向确定方法,包括:(1)输入待分析的极光序列;(2)对极光序列中的每帧全天空极光图像进行预处理:(2a)采用半径为220个像素的圆形掩膜去掉全天空极光图像圆周上的边缘噪声;(2b)使用模糊C‑均值聚类方法,对掩膜处理后的图像进行粗分割,得到全天空极光图像的弧状区域;(2c)在极光弧区域内,计算所有像素的平均值,并将极光弧区域内所有像素的灰度值设为该平均值,得到预处理后的全天空极光图像;(3)采用流体力学理论中的离散格子玻尔兹曼方法进行极光运动方向分析:(3a)按照离散格子玻尔兹曼方法中的二维九方向正方形网格元胞结构,把经过预处理的全天空极光图像上的每一个像素点映射为流体粒子,并以相邻全天空极光图像间对应位置上像素点的灰度值差作为外力项,每个粒子在外力的影响下向其周围八个方向的元胞移动或者静止不动,并与移动方向上的元胞发生碰撞;(3b)根据有外力项的离散格子玻尔兹曼方程,逐帧计算沿各个方向移动的粒子数目;(3c)判断外力项是否接近于0,即相邻的两帧全天空极光图像是否接近一致,如果外力项接近0,则极光动态过程结束,否则返回(3b);(4)计算整个极光过程中沿各个方向移动的粒子数目之和,以粒子移动方向标号为横坐标,沿该方向移动的粒子数目之和为纵坐标,绘制这些移动粒子数目在各方向上的分布直方图,该直方图峰值所处的方向即为极光运动方向。 |