天文图象高分辨重建及空域性质研究

发布时间：2020-11-08 18:56

　　 本文试图以新的观点探讨如何克服大气湍流对天文成象的严重影响，实现地基望远镜天文图象高分辨率重建的各种方法；研究了天文目标斑点图的“空域—频域”特性，提出了新的天文图象空域重建模型和几种重建算法，并成功地将这些算法用于真实天文目标的高分辨率图象重建，在一定条件下得到了信噪比很高的天文目标复原象。 在前言中，首先简要地介绍了天文高分辨率图象重建技术发展的历史和背景，评述了一些有代表性的象复原方法。论文第一章给出了“大气—望远镜综合系统”模型，并提出了一个描述斑点图的新数学模型；阐明了统计方法对高分辨率图象重建的重要性。第二章介绍了四种经典的天文图象高分辨率重建方法：“斑点干涉术”、“斑点掩摸法”、“位移叠加法”和“砌砖”。论文的第三章和第四章主要讨论和研究了斑点图的空域性质，提出在斑点图中存在着“最强目标衍射信息区域”的新概念，由此建立了进行天文图象空域统计重建的模型和点扩展函数，给出了两种新的天文图象高分辨率重建方法—ISA和DSA以及用之得到的重建结果。在最后的第五章里，描述并解释了重建中的几个重要问题：“高频噪声放大”、“相关失效”等，提出了对扩展面源目标进行重建的方法—FISA，最后探讨了用天文高分辨率图象重建技术检测望远镜象质的可行性及方法。
【学位单位】：中国科学院研究生院（云南天文台）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2003
【中图分类】：P141
【部分图文】：

拉贝里设计了一个装置成功地对系列短曝光(曝无时间T(:)天文图象进行了能谱的统计重建(图2)，他所使用的短曝光图象称为斑点图，对一个点源星像而言，就是大气一一望远镜综合系统的瞬时点扩展函数。图6是在云南天文台一米望远镜拍摄得到的系列斑点图中的4幅连续图象，它们具有斑点图的典型特征图6，Hd214564的4幅斑点图，加oo年摄于云南天文台一米望远镜令人感兴趣的问题有两个:1，单幅斑点图是否保留了有效的高频信息?2，为什么单幅斑点图保留了有效的高频信息?斑点干涉术能对图象的能谱进行高分辨重建说明，虽然瞬时传递函数的系综平均丧失了几乎所有中频和高频成分，但只要找到合适的统计方式，就可用对斑点图频谱的统计重建图象的中频和高频部分。因此

是一系列曝光时间很短(典型值小于101115)的斑点图，因为积分时间太短，在单一样本中，很多信息，特别是高频分量是不完备的。典型例子是只有几十到几百个光子的斑点图，如图9圈中的暗弱目标，对这样的目标进行统计复原要用到较多的样本(N)5000)。图9左上为对圈内斑点图的统计重建结果，这是一对暗弱且角距离很小的双星。图9，ADS16648的斑点图，右上为典型的暗弱目标斑点，左上为统计重建象。斑点图摄于云南天文台一米望远镜统计对随机噪声的抑制作用在信号处理领域得到广泛应用。典型例子是对泊松噪声的抑制，没有必要再进行与其它文献和书籍相近的重复叙述，仅给出一个天文图象处理中通过统计抑制随机噪声的操作示例。在这个例子中，一个代表信号的高频正弦函数被掩盖在具有随机振幅起伏和随机初相位的附加低频正弦噪声里，噪声的平均强度为信号的5倍

5.通过2.7式计算并得到目标能谱的重建象;6.由能谱计算得到目标的模和自相关。图11是我们对双星ADS16173和三星Hu66的平均能谱进行重建的结果，可以看到三星具有和双星显著不同的能谱，表现出两个能谱互相调制的形状。图11，用斑点千涉术重建的ADS16173的平均能谱(左)Hu66的平均能谱(中)以及Hu66的平均自相关(右)斑点干涉术在多数情况下丢掉了图象的所有相位信息，这是由于求解能谱时的共扼相乘造成的。然而，当目标为一颗三星时，可通过对自相关的分析得到其中一对双星的重建象(图11右)，这种技术称为“斑点全息术”I咧[69l。由上一章关于各空间频率条纹互相叠加导致高频条纹消失的讨论可以知道，各频率条纹初相位的随机变化是造成天文图象高频丢失的原因。当曝光时
【引证文献】

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本文编号：2875194