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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

自然界中，闪电放电伴随着强大的放电现象，并伴随着强烈的发光现象，所以闪电的光学观测是闪电的重要观测手段之一。然而由于闪电发生的环境具有不确定性，所获取的光学图像存在偏差，需要对图像进行处理，从而获得所需的闪电图形。长期以来，闪电图片中通道提取的工作都是人工处理的，且处理效果比较差，通过使用matlab进行处理，对通道提取方法进行优化。

基于matlab对闪电通道光学图像进行处理的意义很多，其一我们能够更有效地提取出反应闪电通道形态特征的信息，同时减小获取过程中图像亮度、模糊等情况对通道图像的负面影响；其二能够避免人工提出出现的误差，同时简化了工作流程；其三有助于获取闪电通道的几何特征、主要的形态变化过程等数据，揭示闪电发展过程中细微变化的特征，对闪电通道的能量、局部强电强等方面的研究起到辅助作用。

国内外研究现状

目前，闪电光学图像的获取，多是使用高速摄像机，长期以来，为了获取闪电通道图像中通道的坐标信息，研究人员大多采用人工处理方式，给定一幅闪电通道图像，研究资料处理效率比较低，且容易受到主观因素的影响。周恩伟通过研究实现了单一通道闪电图像的自动处理，获取了闪电通道亮度信息的数据，但未实现常见的多分叉闪电通道的自动提取，并且处理效果受到图像的亮度、模糊程度的影响较大。杨欣怡等人为降低图像中复杂背景对闪电通道识别的影响，首先使用背景差分法消除了背景光照不均匀的影响，然后根据处理的闪电通道图像的具体特点，选择全局自适应阈值法、局部自适应阈值法、基于Otsu自适应计算阈值的Canny算子对增强后的图像进行边缘检测，进而对闪电通道进行识别，获得了较为清晰的通道结果，该算法需要针对不同闪电采取不同的算法，且需要有背景图像作为参考对象。由李峰等人研究出的基于线支持区域的全自动闪电通道分割算法LLSR，具有比较好的局部特性和自适应性，不仅能自动提取低对比度图像中的闪电通道，在处理复杂背景时也比较理想。

2. 研究的基本内容

本文研究的主体是闪电通道的光学图像，研究的方法是运用MATLAB进行图像处理。通过使用MATLAB中图像增强、图像分割的算法，对闪电放电的初始图像进行处理，将其结果与原图进行比较分析，进而对各个函数、算子的使用优缺点进行了解，主要对边缘检测、阈值分割的方法进行试验比较，从而得出对闪电光学图像处理较优的方式。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

本文根据已获得的闪电通道光学图像，采用matlab软件进行图像分析处理，将理论与实践相结合，通过分析对比得出使用各函数、算子处理闪电光学图像的优缺点和差异性。

论文主要经过以下几个过程：（1）课题选择（2）相关资料收集并阅读（3）实践操作（4）实践数据对比分析（5）总结

4. 参考文献

[1]郄秀书，刘东霞，孙竹玲，等。闪电气象学研究进展[j]. 气象学报,2014,05期

[2]涂望明，魏友国，施少敏，等。matlab在数字图像处理中的应用[j]. 微计算机信息，2007-2，06期

[3]郄秀书，张其林，袁铁，张廷龙，等。雷电物理学[m] ．北京：科技出版社，2013：18-46