一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法技术

本发明专利技术提供一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，涉及图像处理技术领域，所述方法包括：(1)获取每个高能粒子轨迹噪声样本对应的样本特征参数；(2)根据实时获取的每一个闪电事件在图像坐标系中的位置，获取每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，并根据每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，生成空间积累矩阵；(3)从所述空间积累矩阵中获取最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的特征参数；(4)检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹是否为高能粒子轨迹噪声；(5)若检测出所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为高能粒子轨迹噪声时，进行删除处理。

A high energy particle trajectory noise filtering method for spaceborne lightning imager

The invention provides a satellite lightning high-energy particle trajectory noise filtering method of imaging instrument, which relates to the technical field of image processing, the method comprises the following steps: (1) the sample characteristic parameters for each particle trajectory noise samples corresponding; (2) according to each real-time lightning incident position in image coordinate and obtain projection curves in the polar coordinates of each lightning events, and according to the projection curves in the polar coordinates of each lightning event, generating space accumulation matrix; (3) obtaining characteristic parameters of the maximum element value corresponding to the lightning event track formed in the matrix from the accumulation of space; (4) corresponding to the formation of the track whether lightning events for high-energy particle trajectory detection noise value of the maximum elements; (5) if the detected maximum element value corresponding to the formation of lightning events trajectory for high-energy particle trajectory In the case of noise, the removal process is carried out.

【技术实现步骤摘要】
一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法
本专利技术属于图像处理
，涉及一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法。
技术介绍
天基闪电探测是进行长期大范围连续闪电探测的重要手段，星载闪电成像仪在轨运行受到紫外线、太阳风等恶劣的电磁环境影响，当高能粒子撞击闪电成像仪探测器，如果在相同或相邻帧时间内发生相对运动而形成线性分布轨迹，称为高能粒子轨迹噪声。目前，针对高能粒子轨迹噪声滤除方法为：首先根据闪电事件空间聚类原则将闪电事件聚类为闪电组，之后对每一个组的形态进行识别，若当前组包含的闪电事件分布在同一直线上，则判断其为高能粒子轨迹噪声。然而由于现有高能粒子轨迹噪声滤除方法采用的为聚类算法，即对闪电事件空间连续性和密度具有严格的约束，当闪电事件的连续性或者密度较差时，会造成高能粒子轨迹噪声滤除的误差较大。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，可以解决当闪电事件的连续性或者密度较差时，造成的高能粒子轨迹噪声滤除的误差较大的问题。本专利技术的技术解决方案是：一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，包括如下步骤：(1)根据每个高能粒子轨迹噪声样本对应的闪电事件，获取每个高能粒子轨迹噪声样本包含的样本特征参数；(2)根据实时获取的每一个闪电事件在图像坐标系中的位置，获取每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，并根据每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，生成空间积累矩阵，所述空间积累矩阵中每一个元素用于表示将极坐标系划分为多个位置区间后，每一个位置区间对应的不同闪电事件之间的投影曲线交点个数；(3)从所述空间积累矩阵中获取最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的特征参数；(4)根据每个高能粒子轨迹噪声样本对应的样本特征参数和最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的特征参数，检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹是否为高能粒子轨迹噪声；(5)若检测出所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为高能粒子轨迹噪声时，进行删除处理。进一步地，所述样本特征参数包括每个高能粒子轨迹噪声样本包含的样本闪电事件数量和每个高能粒子轨迹噪声样本在图像坐标系中的样本距离，所述检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的是否为高能粒子轨迹噪声的方法为：根据最大元素值对应的首尾闪电事件的位置坐标获取最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离，并且获取最大元素值对应的闪电事件数量；检测所述最大元素值对应的闪电事件数量是否大于或等于所述样本闪电事件数量最小值，并且检测最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离是否大于或等于样本距离最小值；若是，则确认最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为高能粒子轨迹噪声，若否，则确认最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为非高能粒子轨迹噪声。进一步地，所述样本特征参数包括每个高能粒子轨迹噪声样本包含的样本闪电事件数量、每个高能粒子轨迹噪声样本在图像坐标系中的样本距离、和每个高能粒子轨迹噪声样本包含的相邻闪电事件在图像坐标系中的样本距离，所述检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的是否为高能粒子轨迹噪声的方法为：根据最大元素值对应的首尾闪电事件的位置坐标获取最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离，并且获取最大元素值对应的闪电事件数量；检测所述最大元素值对应的闪电事件数量是否大于或等于所述样本闪电事件数量最小值，并且检测最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离是否大于或等于样本距离最小值；若是，则根据最大元素值对应的每一个闪电事件的位置坐标获取相邻闪电事件在图像坐标系中的距离，并且判断最大元素值对应的相邻闪电事件在图像坐标系中的距离最大值是否小于或等于相邻闪电事件在图像坐标系中的样本距离最大值；若是，则确认最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为高能粒子轨迹噪声，若否，则确认最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为非高能粒子轨迹噪声。进一步地，所述样本特征参数包括每个高能粒子轨迹噪声样本包含的样本闪电事件数量、每个高能粒子轨迹噪声样本在图像坐标系中的样本距离、每个高能粒子轨迹噪声样本包含的相邻闪电事件在图像坐标系中的样本距离、和每个高能粒子轨迹噪声样本包含的任意两个闪电事件连线之间的样本夹角，所述检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的是否为高能粒子轨迹噪声的方法为：根据最大元素值对应的首尾闪电事件的位置坐标获取最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离，并且获取最大元素值对应的闪电事件数量；检测所述最大元素值对应的闪电事件数量是否大于或等于所述样本闪电事件数量最小值，并且检测最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离是否大于或等于样本距离最小值；若是，则根据最大元素值对应的每一个闪电事件的位置坐标获取相邻闪电事件在图像坐标系中的距离，并且判断最大元素值对应的相邻闪电事件在图像坐标系中的距离最大值是否小于或等于相邻闪电事件在图像坐标系中的样本距离最大值；若是，则根据最大元素值对应的任意两个闪电事件连线形成的夹角获取夹角最大值，并且判断最大元素值对应的夹角最大值是否小于或等于样本夹角最大值；若是，则确认最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为高能粒子轨迹噪声，若否，则确认最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为非高能粒子轨迹噪声。进一步地，所述获取每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线的步骤包括：根据公式ρ＝xcosθ+ysinθ,0<θ<π进行获取，其中，(x,y)为闪电事件在图像坐标系中的位置，ρ为从图像坐标系原点到过(x,y)点的空间直线所引的垂线的长度，θ为垂线与图像坐标系x轴正方向的夹角。进一步地，所述根据每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，生成空间积累矩阵的方法包括：将极坐标系对应的位置区域划分为多个位置区间；根据所述划分的位置区间的数量建立空间积累矩阵，所述空间积累矩阵的行数与列数的乘积与所述位置区间的数量相同；获取每一个位置区间对应的投影曲线交点个数，并将所述交点个数作为位置区间对应的空间积累矩阵的元素值，形成空间积累矩阵。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术基于高能粒子轨迹噪声中闪电事件线性分布的基本特性，将每一个闪电事件在图像坐标系中的位置转换为在极坐标系中的投影曲线，依据每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线以及构建的闪电事件长度、相邻闪电事件间隔、以及任意两个闪电事件连线之间的样本夹角等多特性向量作为检测约束条件，可以应用于所有星载闪电探测载荷的高能粒子轨迹噪声滤除，同时可以保证识别精度。附图说明图1为本专利技术方法的流程框图。具体实施方式本专利技术具体实施方式可以如图1所示，如以下步骤所示：(1)获取高能粒子轨迹噪声主要特性参数。高能粒子轨迹噪声样本个数N(N>10000)，计算每个样本s(s＝1,2,…,N)以下参数：1)闪电事件个数Count表示每个样本包含的闪电事件总数：Count＝sum(eventi)其中eventi表示样本包含的闪电事件i；2)对轨迹线段上的事件进行排序，按行或按列，单调递增或单调递减；3)轨迹线段首尾两个闪电事件分别为event1和eventn，两点间的距离Length：Length＝sqrt[(x1-xn)2+(y1-yn)2]其中(xi,yi)为闪电事件i在图像中的位置；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据每个高能粒子轨迹噪声样本包含的闪电事件，获取每个高能粒子轨迹噪声样本对应的样本特征参数；(2)根据实时获取的每一个闪电事件在图像坐标系中的位置，获取每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，并根据每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，生成空间积累矩阵，所述空间积累矩阵中每一个元素用于表示将极坐标系划分为多个位置区间后，每一个位置区间对应的不同闪电事件之间的投影曲线交点个数；(3)从所述空间积累矩阵中获取最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的特征参数；(4)根据每个高能粒子轨迹噪声样本对应的样本特征参数和最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的特征参数，检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹是否为高能粒子轨迹噪声；(5)若检测出所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为高能粒子轨迹噪声时，进行删除处理。

【技术特征摘要】
1.一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据每个高能粒子轨迹噪声样本包含的闪电事件，获取每个高能粒子轨迹噪声样本对应的样本特征参数；(2)根据实时获取的每一个闪电事件在图像坐标系中的位置，获取每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，并根据每一个闪电事件在极坐标系中的投影曲线，生成空间积累矩阵，所述空间积累矩阵中每一个元素用于表示将极坐标系划分为多个位置区间后，每一个位置区间对应的不同闪电事件之间的投影曲线交点个数；(3)从所述空间积累矩阵中获取最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的特征参数；(4)根据每个高能粒子轨迹噪声样本对应的样本特征参数和最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的特征参数，检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹是否为高能粒子轨迹噪声；(5)若检测出所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为高能粒子轨迹噪声时，进行删除处理。2.根据权利要求1所述的一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，其特征在于，所述样本特征参数包括每个高能粒子轨迹噪声样本包含的样本闪电事件数量和每个高能粒子轨迹噪声样本在图像坐标系中的样本距离。3.根据权利要求2所述的一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，其特征在于，所述检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的是否为高能粒子轨迹噪声的方法为：根据最大元素值对应的首尾闪电事件的位置坐标获取最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离，并且获取最大元素值对应的闪电事件数量；检测所述最大元素值对应的闪电事件数量是否大于或等于所述样本闪电事件数量最小值，并且检测最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离是否大于或等于样本距离最小值；若是，则确认最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为高能粒子轨迹噪声，若否，则确认最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹为非高能粒子轨迹噪声。4.根据权利要求1所述的一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，其特征在于，所述样本特征参数包括每个高能粒子轨迹噪声样本包含的样本闪电事件数量、每个高能粒子轨迹噪声样本在图像坐标系中的样本距离、和每个高能粒子轨迹噪声样本包含的相邻闪电事件在图像坐标系中的样本距离。5.根据权利要求4所述的一种星载闪电成像仪高能粒子轨迹噪声滤除方法，其特征在于，所述检测所述最大元素值对应的闪电事件形成的轨迹的是否为高能粒子轨迹噪声的方法为：根据最大元素值对应的首尾闪电事件的位置坐标获取最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离，并且获取最大元素值对应的闪电事件数量；检测所述最大元素值对应的闪电事件数量是否大于或等于所述样本闪电事件数量最小值，并且检测最大元素值对应的轨迹在图像坐标系中的距离是否大于或等于样本距离最小值；若是，则根据最大元素值对应的每一个闪电事件的位置坐标获取相邻闪电事件在图像坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：高慧婷，鲍书龙，刘薇，曹世翔，齐文雯，谭伟，何红艳，鲍云飞，王殿中，梁华，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11