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本文通过使用北极黄河站极光全天空CCD成像观测仪所拍摄到的三波段全天空极光图像数据,对原始图像进行处理提取其中的极光强度数据,计算得到三波段全天空极光的辐射强度范围。原数据中,强度单位是空间大气物理中极光与气辉常使用的瑞利单位,为了将极光辐射特性应用于空间目标与环境光学特性课题的研究中,我们将极光强度单位瑞利转换为光学领域常用的辐射亮度单位。根据极光产生的机理,本文验证了太阳活动、地磁活动性与极光强度变化三者之间的正相关性。地磁活动性在很大程度上受太阳活动的影响。通过太阳黑子数与地磁指数的相互对比,得出了太阳活动活跃性与地磁活动性之间存在正相关性的结论。太阳风所携带的高能带电粒子是极光产生的主要因素,而太阳活动又影响到地磁活动性的活跃程度。本文将得到的极光强度与地磁指数进行对比,实验结果表明极光强度的大小与地磁活动性的活跃程度成正相关性。根据大气传输理论,使用MODTRAN仿真得到在不同条件下,极地地区的天地背景辐射强度。不同天顶角方向的辐射强度是不同的,通过相关实验计算结果可知:1)可近似使用45°背景辐射来代替天空背景辐射;2)可近似使用135°背景辐射代替地背景辐射。此外,我们同样使用MODTRAN仿真得到各天顶角方向的大气透过率,近似得到了极区条件下的空间大气透过率矩阵。随后与之前的极光强度值相结合计算得到未经过大气衰减的极光辐射强度,此时得到的辐射强度即为高空目标在极光上方时的极光背景辐射强度。最新拍摄到的极光图像数据需要从极区科考站及时地传送到内陆的实验室进行处理和分析,然而,极光图像数据量较大,需要对极光图像进行压缩处理以适应极区较窄的宽带。本文首先介绍了小波变换在图像压缩中的应用,引入三种经典的小波变换方法:EZW、SPIHT和JPEG2000方法对极光图像进行压缩。根据极光图像的特点以及所需要满足的压缩条件,对EZW方法进行改进,实现了较好的压缩效果。随后将四种算法对极光图像的压缩性能进行比较,实验结果表明改进的方法在同等压缩比下,具有较好的图像质量。