一种基于太阳光球背景处理的去云方法

1.本技术涉及信息处理技术领域，具体而言，涉及一种基于太阳光球背景处理的去云方法。


背景技术：

2.在早期，天文台站通常建立在人烟稀少的地方，所以上空的尘埃和水汽也少，早期太阳选址往往也不注意评估未来几十年云覆盖的恶化程度。后期由于城市建立和规模扩大，天文观测站附近城市排放的烟尘和水汽情况在与建站初期差异很大，对10cm～30cm太阳可见光望远镜观测影响最大目前看来是云覆盖而不是视宁度。很多太阳观测基地大部分时间都存在间歇性云覆盖的问题。云带来的问题一导致数据减少，二是导致观测员频繁暂停观测从而导致大量耀斑观测不完整。实际上，某些有云的全日面数据仍然是可以局部或者全局应用的。
3.本发明实际就是一种我们自身太阳观测中开发用的去云方法：基于全日面宁静色球背景构造的去云模式，对于云覆盖的图片，有些图片去云后可以用于进一步观测，而有些图片去云后已经失去进一步观测的价值，如果对于所有的云覆盖图片都直接进行去云处理，而去云处理后才发现该图片失去了进一步观测的价值，这时一方面会增加计算量，另一方面，也会处理无用的数据也会降低效率。因此，需要一种可预估去云效果的基于太阳光球背景处理的去云方法。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种基于太阳光球背景处理的去云方法，以改善相关技术中无法预估图片去云效果的问题。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种基于太阳光球背景处理的去云方法，包括：对观测的图像分帧处理，获取第一图像；预估所述第一图像中的去云效果，得到所述第一图像的去云预估效果，根据所述第一图像的去云预估效果，选择所述第一图像为原图，或获取第二图像，以第二图像作为原图；确定所述原图中太阳光球的边缘轮廓；以太阳光球的边缘轮廓包含的区域为第一模型，从所述原图上去除所述第一模型，得到包含云层图像的第二模型；；从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片。
6.在本技术的一种实施例中，所述对观测的图像分帧处理，获取第一图像的方法包括：
7.对观测的图像分帧处理；选取所需的图像，检测图像中是否存在云层，若所述所需的图像中存在云层，则将所述图像作为第一图像；若所述所需的图像中不存在云层，则直接将所述所需的图像输出得到所述去云后的图片。
8.在本技术的一种实施例中，所述预估所述第一图像中的去云效果，得到所述第一图像的去云预估效果的方法包括：预先建立若干云层模型以及所述云层模型对应的去云预估效果；识别所述第一图像中的云层，将所述第一图像的云层和各个所述云层模型对比，得
到所述第一图像中的云层和各个所述云层模型的相似程度数值；选取所述相似数值最大的云层模型，并将所述相似数值最大的云层模型对应的去云预估效果作为所述第一图像的去云预估效果。
9.在本技术的一种实施例中，所述根据所述第一图像的去云预估效果，选择所述第一图像为原图，或获取第二图像，以第二图像作为原图的方法包括：对所述第一图像的去云预估效果评价，若第一图像的去云预估效果达到作为原图的标准，则将所述第一图像为原图；若第一图像的去云预估效果达不到作为原图的标准，则根据需要获取另一图像作为第二预备图像；预估所述第二预备图像的去云效果，得到所述第二图像的去云预估效果，根据所述第二预备图像的去云预估效果，若所述第二预备图像的去云预估效果达到作为原图的标准，则将所述第二预备图像作为所述第二图像；若所述第二预备图像的去云预估效果未达到作为原图的标准，则获取另一图像作为第二预备图像，直至所述第二预备图像的去云预估效果达到作为原图的标准为止，则将所述第二预备图像作为所述第二图像。
10.在本技术的一种实施例中，第一图像的去云预估效果达到作为原图的标准为：所述第一图像中的云层未全部遮挡太阳光球；和所述第二预备图像的去云预估效果达到作为原图的标准为：所述第二图像中的云层未全部遮挡太阳光球。
11.在本技术的一种实施例中，所述需要获取另一图像作为第二预备图像的方法为：以所述第一图像为标准，设定所需的时间刻度；以所述第一图像为标准，设定所需的时间方向；沿着所述时间方向，按照所述时间刻度依次获取图像作为所述第二预备图像。
12.在本技术的一种实施例中，所述确定所述原图中太阳光球的边缘轮廓的方法包括：预先建立太阳光球的边缘轮廓的识别模型；识别所述原图中的所述太阳光球和所述云层的位置关系，将所述位置关系与所述识别模型进行匹配，得到所述所述原图中太阳光球的边缘轮廓。
13.在本技术的一种实施例中，所述太阳光球的边缘轮廓的识别模型包括：太阳光球全轮廓显示识别模型，所述太阳光球的全部轮廓均未被云层遮盖；太阳光球三点拟合模型，通过太阳光球的边缘轮廓中未被云层遮挡的三点拟合出所述太阳光球轮廓；太阳光球弧度拟合模型，通过太阳光球的边缘轮廓中未被云层遮挡的一段轮廓弧度来拟合出所述太阳光球轮廓；两点拟合模型，根据季节的不同，得到观测到的太阳光球半径，通过太阳光球的边缘轮廓中未被云层遮挡的两点和所述太阳光球半径拟合出所述太阳光球轮廓。
14.在本技术的一种实施例中，所述从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片的方法包括：将所述第二模型区分为天空子模块和所述第一云层子模块；去除所述第一云层子模块，得到第一空白区域；通过所述天空子模块对所述所述第一空白区域进行拟合，得到所述去云后的太阳光球图片。
15.在本技术的一种实施例中，从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片的方法还包括：将所述第一模型区分为第二云层子模块和太阳子模块；去除所述第二云层子模块，得到第二空白区域；通过所述太阳子模块对所述第二空白区域进行拟合，得到所述去云后的太阳光球图片。
16.与现有技术相比，本技术的有益效果是：对选取的图像进行预估去云效果，预估所述第一图像中的去云效果，得到所述第一图像的去云预估效果，根据所述第一图像的去云预估效果，选择所述第一图像为原图，如果第一图像的去云预估效果不符合标准，则获取符
合标准的第二图像，以第二图像作为原图。从而避免去云处理后才发现该图片失去了进一步观测的价值，一方面会节省了计算量，另一方面，不需要处理无用的数据，可提高效率。
附图说明
17.图1为根据本技术实施例提供的基于太阳光球背景处理的去云方法的主视结构示意图；
18.图2为根据本技术实施例提供的对观测的图像分帧处理，获取第一图像的方法的流程示意图；
19.图3为根据本技术实施例提供的预估所述第一图像中的去云效果，得到所述第一图像的去云预估效果的方法的流程示意图；
20.图4为根据本技术实施例提供的根据所述第一图像的去云预估效果，选择所述第一图像为原图，或获取第二图像，以第二图像作为原图的方法的流程示意图；
21.图5为根据本技术实施例提供的确定所述原图中太阳光球的边缘轮廓的方法的流程示意图；
22.图6为根据本技术实施例提供的从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片的方法的流程示意图；
23.图7为根据本技术另一实施例提供的从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片的方法的流程示意图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
25.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
27.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
28.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
30.实施例1
31.请参阅图1，本技术提供了一种基于太阳光球背景处理的去云方法的流程示意图。
32.本实施例提供一种基于太阳光球背景处理的去云方法，包括：
33.步骤s1.对观测的图像分帧处理，获取第一图像；
34.步骤s2.预估所述第一图像中的去云效果，得到所述第一图像的去云预估效果，根据所述第一图像的去云预估效果，选择所述第一图像为原图，或获取第二图像，以第二图像作为原图；
35.步骤s3.确定所述原图中太阳光球的边缘轮廓；
36.步骤s4.以太阳光球的边缘轮廓包含的区域为第一模型，从所述原图上去除所述第一模型，得到包含云层图像的第二模型；
37.步骤s5.从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片。
38.在该实施例中，对选取的图像进行预估去云效果，预估所述第一图像中的去云效果，得到所述第一图像的去云预估效果，根据所述第一图像的去云预估效果，选择所述第一图像为原图，如果第一图像的去云预估效果不符合标准，则获取符合标准的第二图像，以第二图像作为原图。从而避免去云处理后才发现该图片失去了进一步观测的价值，一方面会节省了计算量，另一方面，不需要处理无用的数据也会提高效率。
39.请参阅图2，为根据本技术实施例提供的对观测的图像分帧处理，获取第一图像的方法的流程示意图。
40.在步骤s1中，所述对观测的图像分帧处理，获取第一图像的方法包括：
41.步骤s11.对观测的图像分帧处理；
42.步骤s12.选取所需的图像，检测图像中是否存在云层，若所述所需的图像中存在云层，则将所述图像作为第一图像；
43.步骤s13.若所述所需的图像中不存在云层，则直接将所述所需的图像输出得到所述去云后的图片。
44.在该实施例中，可以检测图像中是否存在云层，若所述所需的图像中存在云层，则将所述图像作为第一图像；若所述所需的图像中不存在云层，则直接将所述所需的图像输出得到所述去云后的图片。可避免对无云的图片进行去云处理，从而提高了效果。
45.请参阅图3，为根据本技术实施例提供的预估所述第一图像中的去云效果，得到所述第一图像的去云预估效果的方法的流程示意图。
46.在步骤s2中，所述预估所述第一图像中的去云效果，得到所述第一图像的去云预估效果的方法包括：
47.步骤s21.预先建立若干云层模型以及所述云层模型对应的去云预估效果；
48.步骤s22.识别所述第一图像中的云层，将所述第一图像的云层和各个所述云层模型对比，得到所述第一图像中的云层和各个所述云层模型的相似程度数值；
49.步骤s23.选取所述相似数值最大的云层模型，并将所述相似数值最大的云层模型对应的去云预估效果作为所述第一图像的去云预估效果。
50.在该实施例中，将所述第一图像的云层和各个所述云层模型对比，得到所述第一
图像中的云层和各个所述云层模型的相似程度数值。示例性的，若所述相似程度为50％、60％、70％等。
51.所述云层模型对应的去云预估效果具有评价，至少包括两个级别，即具有去云价值和不具有去云价值。去云处理后的图片失去了进一步观测的价值即为不具有去云价值。
52.请参阅图4，为根据本技术实施例提供的根据所述第一图像的去云预估效果，选择所述第一图像为原图，或获取第二图像，以第二图像作为原图的方法的流程示意图。
53.在步骤s2中，所述根据所述第一图像的去云预估效果，选择所述第一图像为原图，或获取第二图像，以第二图像作为原图的方法包括：
54.步骤s24.对所述第一图像的去云预估效果评价，若第一图像的去云预估效果达到作为原图的标准，则将所述第一图像为原图；
55.步骤s25.若第一图像的去云预估效果达不到作为原图的标准，则根据需要获取另一图像作为第二预备图像；
56.步骤s26.预估所述第二预备图像的去云效果，得到所述第二图像的去云预估效果，根据所述第二预备图像的去云预估效果，若所述第二预备图像的去云预估效果达到作为原图的标准，则将所述第二预备图像作为所述第二图像；
57.步骤s27.若所述第二预备图像的去云预估效果未达到作为原图的标准，则获取另一图像作为第二预备图像，直至所述第二预备图像的去云预估效果达到作为原图的标准为止，则将所述第二预备图像作为所述第二图像。
58.通过该实施例，可挑选出去云后具有进一步观测价值的图片作为原图，从而进行后续的去云处理。
59.示例性的，第一图像的去云预估效果达到作为原图的标准为：所述第一图像中的云层未全部遮挡太阳光球；和
60.所述第二预备图像的去云预估效果达到作为原图的标准为：所述第二图像中的云层未全部遮挡太阳光球。
61.在该实施例中，将云层未全部遮挡太阳光球的图片定义为去云后具有进一步观测价值的图片。
62.示例性的，在步骤s25中，所述需要获取另一图像作为第二预备图像的方法为：
63.步骤s251.以所述第一图像为标准，设定所需的时间刻度；
64.步骤s252.以所述第一图像为标准，设定所需的时间方向；
65.步骤s253.沿着所述时间方向，按照所述时间刻度依次获取图像作为所述第二预备图像。
66.在该实施例中，时间刻度可根据需要选择，例如0.1s，或10s等。时间方向为第一图像的前方或者后方。
67.请参阅图5，为根据本技术实施例提供的确定所述原图中太阳光球的边缘轮廓的方法的流程示意图。
68.在步骤s3中，所述确定所述原图中太阳光球的边缘轮廓的方法包括：
69.步骤s31.预先建立太阳光球的边缘轮廓的识别模型；
70.步骤s32.识别所述原图中的所述太阳光球和所述云层的位置关系，将所述位置关系与所述识别模型进行匹配，得到所述所述原图中太阳光球的边缘轮廓。
71.通过本实施例，通过预先建立识别模型，可快速确定所述原图中太阳光球的边缘轮廓。
72.在步骤31中，所述太阳光球的边缘轮廓的识别模型包括：
73.太阳光球全轮廓显示识别模型，所述太阳光球的全部轮廓均未被云层遮盖；
74.太阳光球三点拟合模型，通过太阳光球的边缘轮廓中未被云层遮挡的三点拟合出所述太阳光球轮廓；
75.太阳光球弧度拟合模型，通过太阳光球的边缘轮廓中未被云层遮挡的一段轮廓弧度来拟合出所述太阳光球轮廓；
76.两点拟合模型，根据季节的不同，得到观测到的太阳光球半径，通过太阳光球的边缘轮廓中未被云层遮挡的两点和所述太阳光球半径拟合出所述太阳光球轮廓。
77.请参阅图6，为根据本技术实施例提供的从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片的方法的流程示意图。
78.在步骤s6中，所述从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片的方法包括：
79.步骤s51.将所述第二模型区分为天空子模块和所述第一云层子模块；
80.步骤s52.去除所述第一云层子模块，得到第一空白区域；
81.步骤s53.通过所述天空子模块对所述所述第一空白区域进行拟合，得到所述去云后的太阳光球图片。
82.在该实施例中，原图中，被去除第一云层子模块后，留下第一空白区域，识别所述天空子模块的特征如颜色，对所述所述第一空白区域进行拟合并填充，从而从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片。
83.请参阅图7，为根据本技术另一实施例提供的从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片的方法的流程示意图。
84.在步骤s5中，从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片的方法还包括：
85.步骤s54.将所述第一模型区分为第二云层子模块和太阳子模块；
86.步骤s55.去除所述第二云层子模块，得到第二空白区域；
87.步骤s56.通过所述太阳子模块对所述第二空白区域进行拟合，得到所述去云后的太阳光球图片。
88.在该实施例中，原图中，被去除第二云层子模块后，留下第二空白区域，识别所述太阳子模块的特征，对所述所述第一空白区域进行拟合并填充，从而从原图上去除至少部分所述第二模型，得到去云后的太阳光球图片。
89.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。