Автоматическая сегментация тонких структур солнечных пятен на изображениях Солнца высокого разрешения

Контекст. С развитием наземных солнечных телескопов с большой апертурой и систем адаптивной оптики разрешение получаемых изображений Солнца постоянно повышается. На фотосферных изображениях высокого разрешения четко видны тонкие структуры солнечных пятен — тень, полутень и светлые мостики. Исследование тонких структур солнечных пятен может помочь понять эволюцию магнитных полей Солнца и прогнозировать такие вспышечные явления, оказывающие значительное влияние на Землю, как солнечные вспышки. Поэтому алгоритмы автоматической сегментации тонких структур солнечных пятен на изображениях Солнца высокого разрешения существенно облегчат исследования в области физики Солнца. Цель. Целью данного исследования является разработка точного и быстрого метода автоматической сегментации тонких структур солнечных пятен. Методы. Для предварительной обработки изображений Солнца использовалась сегментация на суперпиксели. В качестве признаков применялись информация об интенсивности, текстуре и пространственном положении. На основе этих признаков различные суперпиксели кластеризовались с использованием модели гауссовой смеси. С учетом различий в уровнях интенсивности тени, полутени и спокойной фотосферы кластеры классифицировались как области тени, полутени и спокойной фотосферы. Наконец, для выделения областей светлых мостиков применялся морфологический метод. Результаты. Экспериментальные результаты показывают, что предложенный метод позволяет быстро и точно сегментировать тонкие структуры солнечных пятен. Кроме того, он может обрабатывать изображения Солнца высокого разрешения, полученные с помощью различных солнечных телескопов, и обеспечивает удовлетворительное качество сегментации.