极光形态特征及其表现形式与地球磁场的变化及发生在磁层边界层的诸多动力学过程有密切的关系，因此研究各类极光形态具有十分重要的理论意义和应用价值。论文的主要成果如下：讨论了表征极光强度的单位-瑞利，并提供了其与人们常用的单位之间的转换公式以方便人们的使用。引入了Keogram图分别对可见光波段和紫外波段的极光现象和极光事件进行分析，并使用紫外波段的Keogram图来观测亚暴的发生和发展的整个过程。根据日侧极光的的形态和特点，提出了多级纹理特征表征方法提取地基可见光波段的极光图像特征。使用该方法可兼顾图像局部和全局的纹理统计信息，从而得到较为精细的纹理细节特征。同时本文还使用最小冗余最大相关方法挑选出有代表性的特征，在保证计算精度的情况下降低了特征冗余信息，具有很大的实用价值。通过对POLAR卫星拍摄到的大量极光图像深入分析总结，得到了三种比较典型的极光形态。针对紫外极光形态结构的特殊性，本文提出了使用纹理特征与形状特征联合表征紫外波段极光图像，该方法兼顾图像的细节纹理信息和形状信息，能够更加全面、精确地表征图像信息。良好的表征能力和支持向量机优秀的分类性能有效提高了紫外极光分类系统的准确率。