Dataset for: "Identifying Alfvénic Modulation of Quasi-Static Potential Structures Above Aurora by Optical Methods"

Raw and processed data used in the paper "Identifying Alfvénic Modulation of Quasi-Static Potential Structures Above Aurora by Optical Methods". Files: 20170228025049r1_IMAGES_9500_10000.h5 (ASK1, file images are in Rayeigh) Keys: 'bkg', 'frames', and individual frame number keys (9500–10000) Attributes: 'deg_per_pix', 'description', 'sec_per_frame' 20170228025049r3_IMAGES_9500_10000.h5 (ASK3, file images are in Rayeigh) Keys: 'bkg', 'frames', and individual frame number keys (9500–10000) Attributes: 'deg_per_pix', 'description', 'sec_per_frame' 20170228025049_ENERGYFLUXmw_9500_10000_medfilt5.h5 Keys: 'energy', 'energyflux', 'frames' ASK1 and ASK3 images are median filtered (5x5 kernel) prior to calculating energy and energy flux. The energies are further filtered using a bilateral filter (described in the paper). Energy flux in mW/m^2. Energy in eV. HelmholtzDecomp_Efield_fromV_scaled_to_100km.h5 Keys: 'BC_fourier_coeffs', 'Exy_curlfree', 'Exy_divfree', 'phi', 'psi', 'y0' 'Exy_curlfree' and 'Exy_divfree' are obtained from the gradient of 'phi' and curl of 'psi', respectively. 'BC_fourier_coeffs' are the fitted fourier coefficients to generate the boundary conditions (described in the paper). Each entry of 'BC_fourier_coeffs' is 224 coefficients long, with the first 112 generating the boundaries for solving phi; the last 112 generate the boundaries for solving psi. Each block of 112 comprises 4 x 28 coefficients (one block of 28 for each boundary – left, top, right, bottom, in that order, for an array with [0,0] in the bottom left corner), and each block of 28 comprises 14 real and 14 imaginary fourier coefficients. 'y0' is the sum of square resiuals between the original electric field and the reconstruction (reconstruction = Exy_curlfree + Exy_divfree) for the solution in 'BC_fourier_coeffs'. velocities_scaled_to_100km.h5 Keys: 'metres_per_pixel', 'true_altitude', 'vx', 'vy' Velocities calculated using the TV-L1 optical flow algorithm, with modifications (see paper). Optical flow output is converted from pixels/frame to m/s using the frame rate (20 fps) and 'metres_per_pixel' at the emission altitude ('true_altitude'), and then magnetic-field-aligned projected to 100 km to give 'vx' and 'vy'.本数据集为论文《利用光学方法识别极光上方准静态电势结构的阿尔文模（Alfvénic）调制》中所使用的原始与处理后数据。 文件列表： 1. 20170228025049r1_IMAGES_9500_10000.h5 （注：ASK1数据集的图像单位为瑞利（Rayleigh）） 包含的键（Keys）：'bkg'、'frames'，以及单帧编号键（9500–10000） 包含的属性（Attributes）：'deg_per_pix'、'description'、'sec_per_frame' 2. 20170228025049r3_IMAGES_9500_10000.h5 （注：ASK3数据集的图像单位为瑞利（Rayleigh）） 包含的键（Keys）：'bkg'、'frames'，以及单帧编号键（9500–10000） 包含的属性（Attributes）：'deg_per_pix'、'description'、'sec_per_frame' 3. 20170228025049_ENERGYFLUXmw_9500_10000_medfilt5.h5 包含的键（Keys）：'energy'、'energyflux'、'frames' 注：在计算能量与能量通量前，已先对ASK1与ASK3的图像进行5×5核的中值滤波（median filtered）；后续还使用双边滤波（bilateral filter，详见论文）对能量值做进一步滤波处理。 能量通量单位为毫瓦每平方米（mW/m²），能量单位为电子伏特（eV）。 4. HelmholtzDecomp_Efield_fromV_scaled_to_100km.h5 包含的键（Keys）：'BC_fourier_coeffs'、'Exy_curlfree'、'Exy_divfree'、'phi'、'psi'、'y0' 其中，'Exy_curlfree'与'Exy_divfree'分别由'phi'的梯度与'psi'的旋度得到；'BC_fourier_coeffs'为用于生成边界条件的拟合傅里叶系数（详见论文）。每个'BC_fourier_coeffs'条目含224个系数：前112个系数用于生成求解'phi'的边界条件，后112个系数用于生成求解'psi'的边界条件。每112个系数分为4组28个系数，分别对应左、上、右、下四个边界（以数组左下角为[0,0]坐标）；每组28个系数包含14个实部与14个虚部傅里叶系数。'y0'为原始电场与基于'BC_fourier_coeffs'得到的重构电场（重构电场为Exy_curlfree与Exy_divfree之和）之间的残差平方和。 5. velocities_scaled_to_100km.h5 包含的键（Keys）：'metres_per_pixel'、'true_altitude'、'vx'、'vy' 本数据集的速度通过改进的TV-L1光流算法（TV-L1 optical flow algorithm）计算得到（详见论文）。光流输出结果以像素每帧为单位，通过帧率（20 fps）以及发射高度处的'metres_per_pixel'转换为米每秒，再经磁场对齐投影至100公里高度，最终得到'vx'与'vy'。