基于椭圆拟合的多光斑/重叠光斑中心提取方法

潘登; 李艳丽; 高东; 郑建华

doi:doi:10.3788/AOS202040.1410001

光学学报, 2020, 40 (14): 1410001, 网络出版: 2020-07-23

基于椭圆拟合的多光斑/重叠光斑中心提取方法下载： 1557次封面文章

Center Extraction Method of Multiple and Overlapping Faculae Based on Ellipse Fitting

潘登 ^1,2李艳丽 ¹高东 ^1,2,*郑建华 ^1,2

作者单位

¹ 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190

² 中国科学院大学, 北京 101407

图 & 表

图 1. 多光斑/重叠光斑中心提取的算法流程

Fig. 1. Flow chart of multiple facula/overlapping facula center extraction algorithm

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图 2. 输入图像

Fig. 2. Input image

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图 3. 预处理后得到的二值图

Fig. 3. Binary graph after preprocessing

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图 4. 连通域图

Fig. 4. Connected domain diagram

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图 5. 边缘提取后的图像

Fig. 5. Image after edge extraction

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图 6. 形状因子与椭圆扁率和光斑重叠度的关系。(a) 形状因子与椭圆扁率的关系;(b) 形状因子与光斑重叠度的关系

Fig. 6. Shape factor varying with oblateness and degree of overlap. (a) Shape factor varying with oblateness; (b) shape factor varying with degree of overlap

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图 7. 重叠光斑分割

Fig. 7. Overlapping facula segmentation

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图 8. 光斑中心提取结果

Fig. 8. Spot center extraction results

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图 9. 真实太阳光斑。(a) 真实太阳光斑图像;(b) 单太阳光斑灰度分布图的一个截面

Fig. 9. Real solar faculae. (a) Image of real solar faculae; (b) cross section of gray value distribution of single solar facula

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图 10. 部分实验的局部图像。(a)圆光斑的重叠度实验;(b)椭圆光斑的重叠度实验;(c)椭圆光斑的重叠角度实验

Fig. 10. Local images obtained by some experiments. (a) Circle faculae obtained by experiment on degree of overlap; (b) ellipse faculae obtained by experiment on degree of overlap; (c) ellipse faculae obtained by experiment on overlapping angle

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表 1平均位置误差

Table1. Average position errors

Facula type	${θ_{e}}_{}$ /(°)	Average position error /pixel
Facula type	${θ_{e}}_{}$ /(°)	No overlap	0<R_overlap≤0.25	0.25<R_overlap≤0.5
Circular facula	—	0.0189	0.1185	0.1849
Oval facula (R_oblateness=0.25)	0	0.0308	0.1136	0.1979
	30		0.2681	0.2709
	60		0.2383	0.3642
	90		0.2035	0.2256
Oval facula (R_oblateness=0.5)	0	0.0091	0.1554	0.2350
	30		0.2739	0.4522
	60		0.1970	0.3399
	90		0.2263	0.3407

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表 2平均标准差

Table2. Average standard deviationpixel

Condition	Abscissa	Ordinate
No overlap	0.05445	0.07520
0<R_overlap≤0.25	0.16925	0.43895
0.25<R_overlap≤0.5	0.32760	0.43820

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潘登, 李艳丽, 高东, 郑建华. 基于椭圆拟合的多光斑/重叠光斑中心提取方法[J]. 光学学报, 2020, 40(14): 1410001. Deng Pan, Yanli Li, Dong Gao, Jianhua Zheng. Center Extraction Method of Multiple and Overlapping Faculae Based on Ellipse Fitting[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(14): 1410001.

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图 1. 多光斑/重叠光斑中心提取的算法流程

Fig. 1. Flow chart of multiple facula/overlapping facula center extraction algorithm

图 2. 输入图像

Fig. 2. Input image

图 3. 预处理后得到的二值图

Fig. 3. Binary graph after preprocessing

图 4. 连通域图

Fig. 4. Connected domain diagram

图 5. 边缘提取后的图像

Fig. 5. Image after edge extraction

图 6. 形状因子与椭圆扁率和光斑重叠度的关系。(a) 形状因子与椭圆扁率的关系;(b) 形状因子与光斑重叠度的关系

Fig. 6. Shape factor varying with oblateness and degree of overlap. (a) Shape factor varying with oblateness; (b) shape factor varying with degree of overlap

图 7. 重叠光斑分割

Fig. 7. Overlapping facula segmentation

图 8. 光斑中心提取结果

Fig. 8. Spot center extraction results

图 9. 真实太阳光斑。(a) 真实太阳光斑图像;(b) 单太阳光斑灰度分布图的一个截面

Fig. 9. Real solar faculae. (a) Image of real solar faculae; (b) cross section of gray value distribution of single solar facula

图 10. 部分实验的局部图像。(a)圆光斑的重叠度实验;(b)椭圆光斑的重叠度实验;(c)椭圆光斑的重叠角度实验

Fig. 10. Local images obtained by some experiments. (a) Circle faculae obtained by experiment on degree of overlap; (b) ellipse faculae obtained by experiment on degree of overlap; (c) ellipse faculae obtained by experiment on overlapping angle

表 1平均位置误差

Table1. Average position errors

表 2平均标准差

Table2. Average standard deviationpixel

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图 2. 输入图像

Fig. 2. Input image

图 3. 预处理后得到的二值图

Fig. 3. Binary graph after preprocessing

图 4. 连通域图

Fig. 4. Connected domain diagram

图 5. 边缘提取后的图像

Fig. 5. Image after edge extraction

图 6. 形状因子与椭圆扁率和光斑重叠度的关系。(a) 形状因子与椭圆扁率的关系;(b) 形状因子与光斑重叠度的关系

Fig. 6. Shape factor varying with oblateness and degree of overlap. (a) Shape factor varying with oblateness; (b) shape factor varying with degree of overlap

图 7. 重叠光斑分割

Fig. 7. Overlapping facula segmentation

图 8. 光斑中心提取结果

Fig. 8. Spot center extraction results

图 9. 真实太阳光斑。(a) 真实太阳光斑图像;(b) 单太阳光斑灰度分布图的一个截面

Fig. 9. Real solar faculae. (a) Image of real solar faculae; (b) cross section of gray value distribution of single solar facula

图 10. 部分实验的局部图像。(a)圆光斑的重叠度实验;(b)椭圆光斑的重叠度实验;(c)椭圆光斑的重叠角度实验

Fig. 10. Local images obtained by some experiments. (a) Circle faculae obtained by experiment on degree of overlap; (b) ellipse faculae obtained by experiment on degree of overlap; (c) ellipse faculae obtained by experiment on overlapping angle

表 1平均位置误差

Table1. Average position errors

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