一种识别天文图像中太阳米粒的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种识别天文图像中太阳米粒的方法，属于天文技术和图像处理领 域。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，人们认识到太阳活动对地球以及人类的生活有着重大的意 义。研究太阳活动是天文学的一个重要方面，太阳米粒的研究也越来越受到研究者的关注。
[0003] 目前，有许多传统的识别天文图像中米粒的方法。这些方法主要可以概括为两类： 一类是基于梯度的识别方法，另一类是基于强度的识别方法。由于米粒覆盖的强度范围非 常大，分布不均匀，边缘模糊等特点，使用基于梯度和强度阈值的识别米粒的方法就有了很 多局限性，会导致识别的结果不准确。
[0004] 传统的识别天文图像中米粒的方法主要有3种：多尺度高斯拉普拉斯算子识别算 法、层次跟踪算法、标记分水岭技术识别算法。这几种方法主要是利用强度和梯度阈值识别 米粒的算法。局限性在于容易导致过分割或错误分割，分割结果不准确等。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种识别天文图像中太阳米粒的方法，以用于识别图像中的米粒。
[0006] 本发明的技术方案是:一种识别天文图像中太阳米粒的方法，首先接收待识别的 太阳光球图像h，使用带通滤波进行去噪，得到去噪后的图像1 2;然后依据去噪后的图像12 的强度分布判断图像中有没有黑子;接着对去噪后的图像12分别进行顶帽变换和底帽变 换，得到顶帽变换图像和底帽变换图像;接着将顶帽变换图像与太阳光球图像相加，得到图 像13，将图像1 3和底帽变换图像相减得到图像14;对图像14依次通过相位一致性方法、二值 化、形态学的开操作和孔洞填充操作处理，得到米粒形状特征结构图像17;对米粒形状特征 结构图像1 7运用分水岭变换操作，得到米粒元胞边界的二值图像。
[0007] 所述方法的具体步骤如下：
[0008] Stepl、接收待识别的太阳光球图像Ii，使用带通滤波进行去噪，得到去噪后的图 像工2 ;
[0009] Step2、依据去噪后的图像12的强度分布判断图像中有没有黑子：
[0010] 如果有黑子，则对去噪后的图像12利用形态学重构来标记本影区域，对标记的本 影区域运用区域生长来标记半影区域，再对标记了半影区域的去噪后的图像进行二值化处 理，再对二值化处理后的图像进行孔洞填充，得到标记了黑子区域的二值图像，接着执行下 一步；
[0011] 如果不存在黑子的话，就直接执行下一步；
[0012] Step3、对去噪后的图像12分别进行顶帽变换和底帽变换，得到顶帽变换图像和底 帽变换图像;接着将顶帽变换图像与太阳光球图像相加，得到图像1 3,将图像13和底帽变换 图像相减得到图像工4 ;
[0013] Step4、通过相位一致性方法对图像14的相位特征进行提取，得到图像14的加权平 均相位角图像15;对加权平均相位角图像Is进行二值化处理，得到加权平均相位角图像的二 值图像16;接着对加权平均相位角图像的二值图像16进行形态学的开操作和孔洞填充操作， 得到米粒形状特征结构图像17;
[0014] Step5、如果存在黑子，则对米粒形状特征结构图像17运用分水岭变换操作，得到 米粒元胞边界的二值图像，接着将米粒元胞边界的二值图像与标记了黑子区域的二值图像 相乘，得到米粒元胞边界的识别结果的二值图像1 8;
[0015] 如果不存在黑子，则对米粒形状特征结构图像17运用分水岭变换操作，将得到米 粒元胞边界的二值图像作为米粒元胞边界的识别结果的二值图像1 8。
[0016] 本发明的有益效果是:相位一致性在表征特征结构时对强度、对比度具有不变性， 它是通过计算图像的局部能量来实现对相位一致性特征的稳定提取;优于基于强度和基于 梯度的识别方法，识别结果可靠并准确;既能很好地识别高对比度，边缘清晰的米粒组织， 又能很好地识别那些低对比度，边缘模糊的米粒特征;对阈值的响应并不敏感，具有很好的 健壮性。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的方法流程图；
[0018] 图2为本发明实施例3的待识别的太阳光球图像11;
[0019] 图3为本发明实施例3的去噪后的图像12;
[0020] 图4为本发明实施例3的去噪后图像的强度分布图；
[0021] 图5为本发明实施例3的标记黑子本影、半影区域的图像；
[0022] 图6为本发明实施例3的标记黑子区域的二值图像；
[0023]图7为本发明实施例3的图像13;
[0024]图8为本发明实施例3的图像14;
[0025] 图9为本发明实施例3的加权平均相位角图像15;
[0026] 图10为本发明实施例3的加权平均相位角图像的二值图像16;
[0027] 图11为本发明实施例3的米粒形状特征结构图像17;
[0028] 图12为本发明实施例3的米粒元胞边界的识别结果的二值图像18;
[0029]图13为本发明实施例4的待识别的太阳光球图像11;
[0030]图14为本发明实施例4的去噪后的图像12;
[0031]图15为本发明实施例4的去噪后图像的强度分布图；
[0032]图16为本发明实施例4的图像13;
[0033]图17为本发明实施例4的图像14;
[0034] 图18为本发明实施例4的加权平均相位角图像15;
[0035] 图19为本发明实施例4的加权平均相位角图像的二值图像16;
[0036]图20为本发明实施例4的米粒形状特征结构图像17;
[0037]图21为本发明实施例4的米粒元胞边界的识别结果的二值图像18。
【具体实施方式】
[0038]实施例1:如图1-21所示，一种识别天文图像中太阳米粒的方法，首先接收待识别 的太阳光球图像h，使用带通滤波进行去噪，得到去噪后的图像12;然后依据去噪后的图像 12的强度分布判断图像中有没有黑子;接着对去噪后的图像1 2分别进行顶帽变换和底帽变 换，得到顶帽变换图像和底帽变换图像;接着将顶帽变换图像与太阳光球图像相加，得到图 像13，将图像1 3和底帽变换图像相减得到图像14 ;对图像14依次通过相位一致性方法、二值 化、形态学的开操作和孔洞填充操作处理，得到米粒形状特征结构图像17;对米粒形状特征 结构图像1 7运用分水岭变换操作，得到米粒元胞边界的二值图像。
[0039]所述方法的具体步骤如下：
[0040] Stepl、接收待识别的太阳光球图像，使用带通滤波进行去噪，得到去噪后的图 像12;
[0041] Step2、依据去噪后的图像12的强度分布判断图像中有没有黑子：
[0042] 如果有黑子，则对去噪后的图像12利用形态学重构来标记本影区域，对标记的本 影区域运用区域生长来标记半影区域，再对标记了半影区域的去噪后的图像进行二值化处 理，再对二值化处理后的图像进行孔洞填充，得到标记了黑子区域的二值图像，接着执行下 一步；
[0043] 如果不存在黑子的话，就直接执行下一步；
[0044] Step3、对去噪后的图像12分别进行顶帽变换和底帽变换，得到顶帽变换图像和底 帽变换图像;接着将顶帽变换图像与太阳光球图像相加，得到图像13,将图像13和底帽变换 图像相减得到图像工4 ;
[0045] Step4、通过相位一致性方法对图像14的相位特征进行提取，得到图像14的加权平 均相位角图像1 5;对加权平均相位角图像Is进行二值化处理，得到加权平均相位角图像的二 值图像16;接着对加权平均相位角图像的二值图像1 6进行形态学的开操作和孔洞填充操作， 得到米粒形状特征结构图像17;
[0046] Step5、如果存在黑子，则对米粒形状特征结构图像17运用分水岭变换操作，得到 米粒元胞边界的二值图像，接着将米粒元胞边界的二值图像与标记了黑子区域的二值图像 相乘，得到米粒元胞边界的识别结果的二值图像1 8;
[0047] 如果不存在黑子，则对米粒形状特征结构图像17运用分水岭变换操作，将得到米 粒元胞边界的二值图像作为米粒元胞边界的识别结果的二值图像1 8。
[0048] 实施例2:如图1-21所示，一种识别天文图像中太阳米粒的方法，首先接收待识别 的太阳光球图像h，使用带通滤波进行去噪，得到去噪后的图像1 2;然后依据去噪后的图像 12的强度分布判断图像中有没有黑子;接着对去噪后的图像1 2分别进行顶帽变换和底帽变 换，得到顶帽变换图像和底帽变换图像;接着将顶帽变换图像与太阳光球图像相加，得到图 像13，将图像1 3和底帽变换图像相减得到图像14 ;对图像14依次通过相位一致性方法、二值 化、形态学的开操作和孔洞填充操作处理，得到米粒形状特征结构图像17;对米粒形状特征 结构图像1 7运用分水岭变换操作，得到米粒元胞边界的二值图像。
[0049] 实施例3:如图1-12所示，一种识别天文图像中太阳米粒的方法，首先接收待识别 的太阳光球图像h，使用带通滤波进行去噪，得到去噪后的图像1 2;然后依据去噪后的图像 12的强度分布判断图像中有没有黑子;接着对去噪后的图像1 2分别