极光是太阳风与地磁场相互作用的结果，可通过多种观测仪器对其研究。基于地面的极光观测仪器仅仅能够获取局部的极光信息，不利于极光全局活动的观测。随着科学技术的发展，卫星成像仪采集的全域极光图像，使得从全局角度研究极光形成机制以及日地相互作用机制成为了可能。本文主要以Polar卫星携带的紫外极光成像仪采集的全域极光数据为研究对象，主要包含三部分内容。首先，基于单幅图像，提出一种新的星载紫外极光图像极光卵边界的提取方法，并对该方法的准确性进行了评估，结果表明其性能优于现有其他方法，另外，提出了极盖面积、半径等几种极光形态参数的计算方法；其次，结合约10个月极夜时段的DMSP卫星数据，研究了紫外双波段极光强度与极光沉降电子的能量通量和平均能量之间的变化关系，提出了一种由紫外极光图像反演沉降电子能量特征的方案，并采用真实观测数据对该方案进行了验证，表明该方法是有效的；最后，基于图像序列，研究了极光亚暴的主要形态变化特征，并提出了一种基于全域极光图像序列自动检测极光亚暴起始的思路。