基于几何先验的从粗到细的全盘太阳极紫外图像序列稳定化方法

《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》：Geometry-Prior Guided Coarse-to-Fine Stabilization of Full-Disk Solar EUV Image Sequences

　　

摘要：

全盘太阳极紫外（EUV）图像序列对于空间天气应用中持续监测日冕动态至关重要，但轨道平台和仪器的干扰会导致帧间抖动，从而破坏时间连续性。由于太阳EUV图像具有强烈的非刚性内部变化、大面积的低纹理区域以及背景伪影，这些因素使得图像的稳定性成为一个挑战。本文在二维相似性模型下提出了针对FY-3E X-EUV图像序列的稳定化方法，该方法分为三个阶段：首先，利用Sobel梯度幅度和粗到细的环形搜索构建一个考虑边缘的几何表示，以突出稳定的盘边缘结构；其次，通过高斯加权的盘边缘环形模板估计盘中心位置和内盘掩模，然后通过块相关性进行亚像素级校正；最后，使用IGG-III加权迭代求解器稳健地估计相似性变换，实现全局特征的精细校正。我们提供了一个包含九个标注序列的FY-3E X-EUV全盘稳定化基准测试，涵盖了平静状态和C/M级耀斑情况，并提供了在平移、旋转以及较大帧间隔扰动下的可复现评估协议。此外，我们还进行了原始序列的图像域评估、平静状态与耀斑状态的独立分析以及尺度漂移敏感性分析。大量实验表明，所提出的方法能够保持较高的准确性和鲁棒性，优于现有的稳定化方法。