天文视频图像采集系统的研究

介绍了采用数字图像处理技术实现软件积分研制成的天文视频图像采集、处理系统。利用该系统,我们对１９９７年３月９日黑龙江漠河日全食的观测资料进行了处理,结果证明,该系统完全达到预期研制的目标。     

紫金山天文台HαCCD图像实时采集和处理系统

本语文介绍了由南京大学天文系和紫金山天文台研究人员共同开发的ＨαＣＣＤ图像实时采集和处理系统。给出该系统硬件结构、软件各部分的功能、图像文件格式以及使用方法。     

多功能天文经纬仪图像采集系统

多功能天文经纬仪是云南天文台新近研制的一种基于通用CCD观测的天体测量望远镜。在这台新型望远镜中,用两个模拟相机分别测量仪器的水平差和高度轴的准直差。当望远镜工作时,望远镜控制系统发出两路触发信号．一路控制数字相机,另一路控制两个模拟相机。两个采集卡分别安装在不同的工作站上,工作在外触发模式。介绍了望远镜的转轴观测模式,主要包含转轴前和转轴后两个观测阶段,采集图像的时刻和数量是由外触发信号控制的。介绍了硬件结构图。说明了软件编写的流程和实现方法．并且对系统中涉及的主要程序算法进行了较为详细的说明。图像采集软件的编写采用VC＋＋和SaperaLT。给出了采集系统软件的工作界面及图像采集系统采集的图像．并对数字相机拍摄的恒星像进行了简单的分析。     

Ⅱ型多功能天文经纬仪图像采集系统

II型多功能天文经纬仪是中国科学院云南天文台为了满足利用多台仪器组网监测本地铅垂线变化信息的需求研制的一种地面天体测量仪器。仪器的图像采集系统使用3台非制冷CCD作为采集终端,工作在外触发模式,利用望远镜控制系统提供的外触发信号按照观测时序触发相机。介绍了望远镜的具体工作模式,对图像采集系统的工作流程给予说明;介绍了采集系统的硬件构成、软件框架和涉及的主要编程方法;给出了图像采集系统的软件工作界面和所采集的图像,并对拍摄的恒星像成像质量进行了简单分析。     

天文仪器中图像跟踪定位算法的比较研究

天文光学观测中采用快速图像跟踪定位可以降低大气视宁度和望远镜跟踪误差的影响,提高观测效率.针对天文仪器观测的需要选择了两类共5种算法,通过数值实验和实验室实测对这两类算法在不同噪声背景下的精度和稳定性进行了比较研究,数值实验和实验室测试的结果表明归一化互相关法和重心法既有较高的精度,又有较好的抗干扰可靠性,将分别被应用于2.16 m望远镜的高色散光谱仪前置系统和SONG(Stellar Observations Network Group)项目的科学仪器.     

地面光学观测CCD终端图像的采集

近年来,ＣＣＤ迅速广泛地应用于地面光学观测,简单易用的窗口式操作系统在系统软件领域占据统治地位,天图像采集软件也随之需要更新。针对目前常见的地面光学观测系统－天望远镜和ＣＣＤ系统,选用ＤＨ－ＶＲＴ－ＣＧ１００图像采集卡,利用ＶＣ＋＋５．０开发了一套基于Ｗｉｎｄｏｗｓ９８年台的图像采集软件。该软件对于地面光学自动观测具有实用意义,并具备继续扩充的特点,以便同行进行二次开发。     

基于大视场反卷积的天文图像叠加方法

地基望远镜在成像过程中,由于受大气湍流、望远镜静态像差、跟踪误差、指向误差及视场变化的影响,不同视场区域的PSF (Point Spread Function)具有差异;同时,不同望远镜获取的图像PSF也存在差异.将多个望远镜获取的星象直接叠加至相同的区域后,图像质量受像质最差的望远镜限制,最终观测分辨率和灵敏度均会受到影响.通过图像复原,可以提高图像质量,进而提高叠加效果.根据该思路提出了1种基于PSF分区的迭代图像复原方法:该方法首先通过SOM (Self-organizing Maps)对PSF进行聚类分析,利用同类别PSF的平均PSF进行反卷积,再将反卷积结果按PSF聚类结果分割为不同大小的子图,最后将子图进行拼接.图像复原在提高图像质量的同时,降低了PSF不一致性对图像叠加带来的影响.将几个望远镜在同一时刻获取的图像经反卷积处理之后利用图像配准算法进行矫正并叠加,可获得高信噪比图像.对实际望远镜获取的数据处理后的结果表明:图像在进行复原和叠加过程中,星象目标信噪比不断提升,提高了成像系统对暗星的探测能力.     

多功能天文经纬仪图像处理系统

多功能天文经纬仪是云南天文台新研制的一种基于通用CCD观测的天体测量望远镜。介绍了多功能天文经纬仪的图像处理系统,从系统的整体框架和主要功能算法两个方面说明了整个图像处理系统的实现流程和工作方法。介绍了星像搜索算法、定心算法和VC＋＋程序设计的流程图。给出了图像处理软件的界面,以及恒星像、人造星像和轴准直星像3种星像的定心结果,并对其结果进行了分析。     

基于NiosⅡ嵌入式软核处理器的天文用IRFPA图像采集系统

介绍了一套自主研制的用于地基天文望远镜的，基于IRFPA（红外焦平面阵列）图像采集系统，以及所使用的IRFPA原理、性能特点，着重介绍了IRFPA图像采集系统中以NiosⅡ处理器为核心的电子系统的框架结构方案以及软硬件的设计思想。最后给出了初步的图像采集成像结果。     

一种天文用CCD相机的电路设计

简述了一种面向天文应用的CCD相机系统的设计要求,详细介绍了该相机系统电路的基本结构及设计原则,包括CCD及其周边电路、模拟前端、时钟驱动电路、电源电路以及用VHDL编写的植入FPGA的CCD时序发生器电路等一些技术细节.对系统中一些关键电路模块进行了仿真和实测,并对仿真和测试结果进行比较分析,最后给出该CCD相机的图像采集结果.     

图像高速转储方法及实现

本文针对图像采集中的图像高速转储处理提出几种可行的方法，并对这几种方法进行了详细分析，给出了相应的实现思路，最后对这几种方法进行了比较分析。     

基于Camera Link总线的CCD高速图像采集技术

现代天文学研究越来越依赖于高质量的天文观测结果。针对天文实测的需要,对基于Camera Link总线的CCD高速图像采集技术进行了系统调研,分析对比了Camera Link总线技术及其优缺点,对基于Camera link接口的高速CCD采集技术进行了深入的研究,着重讨论了单缓存与双缓存高速采集技术和实现机制。经实际测试,所实现的技术稳定、可靠,CPU负载低,采集速度达到了厂家给出的CCD相机的最高采集速度,可以满足天文大数据量采集与准实时观测的需要。     

Astronomical Image Co-adding Method based on Wide-field Image Deconvolution

Due to the atmospheric turbulence, the static aberration, tracking and pointing errors of telescopes, the point spread functions (PSFs) in different fields of view are different. Meanwhile, there are different PSFs in the images obtained by different telescopes. The quality of co-adding image is limited by the image with the poorest quality, and finally the resolution and sensitivity of the quad-channel telescope will also be affected. Dividing the image into some regions with the same type of PSF, and deconvolving these regions can improve the quality of the co-adding image. According to this theory, an image restoration algorithm based on the PSF clustering is proposed. Firstly, this paper makes the PSF clustering analysis by using Self-Organizing Maps, and makes the image segmentation based on the result of the PSF clustering analysis, then using the clustered PSFs to make deconvolutions on the sub-images. Then, the restored sub-images after deconvolution are joined together. Finally, by through the image registration and co-adding, the image with a high signal to noise ratio can be obtained. The result shows that the signal to noise ratio of the astronomical images are improved with our method, and the detection capability on faint stars is also improved.     

二维CCD图象数据压缩

本文着重指出了在今后处理大面积CCD图象数据过程中,所将面临的数据存贮困难问题.本文提出了一种有效的不丢失天文信息的压缩CCD图象数据的方法,对银纬b=-60°的一个天区的试验表明,压缩后的图象数据仅为原图象数据的1/30左右,并且可以十分方便地进行图象再现及再处理。在压缩数据过程中,我们在剑桥APM底片扫描机参数化施密特照相底片的基础上,重新安排了CCD图象上天体的对应参数,并视天体的大小及形状,有效地提取保存了天体周围矩阵信息.     

天文像复原迭代位移叠加法中初始信息的选择

给出了天文像复原"迭代位移叠加法"的第一步中确定位移基准点的方法—将目标像结构的初始信息与目标斑点图间的互相关运算的极大值点作为基准点。按此基准点对目标斑点图进行位移叠加,第一步中初始信息的选择是展开迭代位移叠加过程的关键。讨论了目标初始信息的性质和提取方法。     

基于图像的天体搜索研究与自动化集成软件开发

天体搜索是天文数据处理流程的一个重要环节,也是以平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)为代表的下一代射电望远镜在面向海量数据处理中的挑战之一.现今天体自动搜索算法、软件已日趋成熟并投入应用,不过在自动化、兼容性等方面仍具有提升空间.以更自动化、更适应海量数据需求的天体搜索算法研究为宗旨,以现有算法为研究基础,天体自动搜索软件系统得到设计和开发.该系统包含友好的交互式用户操作界面,具备可视化输出数据显示、兼容不同数据输入和输出并包含为实际应用服务的文件管理功能.该系统对于大天区图以及图像集,均能够很好地进行自动化处理.测试结果显示,上述方法对于天体搜索的改进有一定成效.后续将在此基础上对该集成系统做进一步的改进开发,以适应更多的需求.     

天文图象数据无失真实时数据压缩方法

本文介绍一种用于天文观测图象数据无信息丢失的现场实时数据压缩方法。在对原始图象数据可压缩性统计分析之后，介绍了一种适合天文观测数据现场实时数据压缩的方法＂基础比特＋溢出比特＂编码方法。讨论了为提高压缩比而采取的各种措施。以ＤＥＮＩＳ项目中现场观测原始数据压缩为例，说明了信息保存型实时数据压缩的实现过程，最后给出了该方法的实验结果，实验表明，本文介绍的数据压缩方法在无任何信息丢失的情况下，可获得接近理论值的数据压缩比。     

一种强有力图象数据缓冲区的开发与使用

以往由于内存小,CCD的读出过程需小块读出,随时存盘;而且由于小块读出中间停顿,数据质量差;尽管现在超过1兆的微机已相当普遍,然而普通操作系统的内存管理仍局限于640k。目前CCD器件的尺寸越来越大,使这一矛盾变得越来越尖锐。针对这些问题,本文介绍一种用扩充内存作图象数据缓冲区的图象采集处理系统方案,并给出具体实现步骤。