基于日球物理学事件知识库的太阳活动识别

太阳图像中包含明显的太阳活动区域,以及无现象的太阳宁静区。从太阳图像中识别有效的太阳活动区域,是图像处理技术在天文研究中的典型应用。得益于美国太阳动力学天文台的日球物理学事件知识库提供的实时太阳观测数据,提出了一种基于日球物理学事件知识库的太阳活动识别方法。此方法获取6种太阳活动的信息(发生时间、位置、区域面积),建立对应时间的全日面图像的尺度变换模型。结合位置与区域面积信息,对不同太阳活动进行梯度阈值分割,边界识别方法被用来定位和识别太阳活动的区域。然后,对太阳图像特征参数相关性的研究,得到每种太阳活动的最佳特征参数组合。方法实现了对太阳活动的精确定位和有效识别,为后续工作的开展提供了便利。此外,对不同太阳活动区域提取特定组合的特征,可以为基于内容的图像检索系统建立精简的图像特征集提供一种可行办法。     

基于盲退卷积的AIA图像增强方法

太阳图像中存在各种不同尺度、亮度和结构的物理活动现象,由于太阳日冕高动态活动和传感器设备等因素的影响,太阳图像成像质量不佳。根据太阳动力学天文台(Solar Dynamic Observatory,SDO)的大气成像仪(Atmospheric Imaging Assenbly,AIA)拍摄不同波段数据结构的动态范围大、噪声大、结构相对模糊等特点,提出一种基于盲退卷积的图像增强方法。首先对图像进行去噪和降低动态范围的处理,基于图像功率谱的分布假设,从原图中估计点扩散函数(Point Spread Function,PSF)的功率谱;然后使用相位提取算法恢复点扩散函数的相位,再退卷积得出较高质量的目标图像;最后通过轮廓切片分析、功率谱分析以及点扩散函数分析对增强结果进行定量和定性评价。实验结果表明,相比现有的图像增强方法,该方法在有效增强太阳日冕图像细节结构的同时,能够复原原图中因模糊无法识别的结构。     

高分辨率太阳图像重建方法

高空间分辨率的太阳观测数据有助于深入研究太阳大气现象、太阳物理基本问题。地基大口径太阳望远镜常通过自适应光学技术和图像重建技术获取高空间分辨率图像。目前太阳图像重建技术主要有斑点成像术和斑点相位差法两类。介绍了斑点成像术中几类方法的原理,阐述了斑点成像术重建太阳像的流程以及几个关键步骤,介绍了多帧盲反卷积和相位差法的原理,比较了斑点成像术和斑点相位差法的特点,最后阐述了它们在太阳高分辨率观测中的应用和发展趋势。     

太阳耀斑大气动力学及其光谱诊断

七十年代以来的空间和地面观测表明,太阳耀斑是太阳大气中最剧烈的动力学过程。耀斑动力学的研究已成为当今太阳物理研究中重要的前沿课题之一.本文概要地介绍近年来在耀斑动力学过程的观测和理论方面的重要进展以及耀斑大气动力学的光谱诊断方法,并讨论了今后在观测和理论两方面的努力方向,为我国在即将到来的太阳22周峰年中的耀斑动力学研究提供参考.     

Hα全日面太阳图像云污染的去除

Hα全日面太阳图像对太阳物理研究有着重要的意义,但其观测过程中可能受天气的影响,导致观测图像含有云层覆盖的污染。主要通过对这种Hα全日面太阳图像的云污染进行处理,从而得到较为清晰的太阳活动细节。具体算法为:首先将含云污染的图像扣除模板图像的标准临边昏暗轮廓,然后对其进行中值滤波获得云层图像,最后在原始图像上扣除云层图像得到修复后的全日面图像。实验证明此方法可以有效地去除Hα全日面太阳图像上的云污染,并对太阳活动区域影响较小。     

NVST多通道成像观测系统的数据同步采集

为了在1 m红外太阳望远镜多通道高分辨率成像观测系统中实现多个波段太阳图像的同步高分辨率统计重建,需要1 m太阳望远镜多个观测通道图像采集系统同步。研究了如何采用CCD相机外触发工作模式、计算机PCI总线硬件中断技术和全球定位系统时间相结合实现1 m太阳望远镜多个观测通道图像的同步采集,并在现有的Hα和Ti O两个成像观测通道上搭建实验平台。通过一系列的波形时序测试,数据记录和分析等实验证明本文所采用的这一数据同步采集技术能满足1 m太阳望远镜多个观测通道图像的同步采集要求。     

明安图射电频谱日像仪图像的强度定标方法

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Spectral Radioheliograph, MUSER)能够在0.4--15GHz超宽频带内实现高时间、高空间、高频率分辨率的太阳射电成像. 而射电亮温度是描述太阳物理过程的一个重要的参数, 在研究不同射电辐射机制、太阳磁场以及太阳爆发过程中非热粒子加速等问题上有着非常重要的作用, 因此必须对MUSER观测的图像进行亮温度定标. 将介绍一种适用于射电日像仪图像强度定标的方法. 太阳射电图像中包含着太阳圆盘的结构信息, 利用射电日像仪短基线的可视度函数拟合第一类贝塞尔函数, 可以得到图像中宁静太阳圆盘的射电半径和强度, 再利用瑞利-金斯定律和每天的太阳射电流量可以计算得到每天图像的定标因子$G_c$, 从而实现对MUSER图像强度的定标. 将该方法应用到MUSER的实际观测数据中, 包括宁静太阳和有太阳射电爆发等不同的情况, $G_c$的误差基本不超过10%, 得到的宁静太阳亮温度与其他宁静太阳的结果具有较高的相关性, 表明了此方法的可行性和有效性.     

基于直方图规定化的太阳图像增强方法

太阳图像中包含了各种不同尺度、不同结构以及不同亮度的活动现象,它们都是实测太阳物理的研究目标。这些活动现象经常使图像显示的跨度过大,导致图像暗弱细节结构被隐藏。对于地基望远镜,由于地球大气对观测数据的影响,也造成图像整体对比度下降。这些都不利于人们直观地从图像中发现感兴趣的太阳活动现象或结构特征。针对这些问题,运用直方图规定化的方法对实测太阳物理中常遇到的几类观测目标图像(太阳极紫外像,太阳光球黑子像,色球活动区像以及色球日珥像)进行处理,通过瑞利分布、双高斯分布以及三重瑞利混合分布等直方图形式,实现对这几类图像的显示对比度增强。通过对空间望远镜太阳动力天文台(Solar Dynamic Observatory,SDO)的极紫外太阳像和1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的色球和光球像的处理展示了该方法的处理效果。结果表明,方法可以有效提高各类太阳活动现象的显示度,便于人们在研究初期发现感兴趣的活动现象。     

太阳目标哈特曼波前探测研究

分别对Hinode光学望远镜SOT观测太阳黑子的本影和半影图像以及太阳米粒组织图像进行了空间频谱计算和相关计算,分析了太阳不同结构区域图像的时域和空域特性对哈特曼波前探测精度的影响。计算和分析结果表明,在子孔径波面倾斜小于0.25″情况下,米粒组织图像采样时间在2 min内、本影和半影采样时间在4 min内,对子孔径波面倾斜探测精度的影响极小;并且由太阳目标特性引起的哈特曼波面探测误差随波面畸变量的增大而增大。这些研究结果可为太阳望远镜哈特曼波前探测器研制和应用提供依据和参考。     

银河系的结构和动力学

一、研究银河系的意义银河系是太阳所属的星系,研究它可使我们了解太阳和地球在宇宙间所占的地位,也帮助我们了解太阳和地球的过去和将来.银河系结构和动力学的研究是解决恒星的起源和演化问题的一条重要途径,尤其是银河系的次系和星族的研究,包括各个次系的结构、空间分布和运动情况、以及成员的化学组成等,对于恒星起源演化的研究提供了重要的线索.银河系的结构和动力学的详尽研究是研究河外星系及其各种集团的基础.     

太阳活动与地震关系的研究概述

一、引言 太阳是离地球最近的一颗恒星。地球上绝大部份能量来源于太阳。太阳活动对地球上的各种物质运动形式(包括地壳运动)存在着广泛的影响。太阳与地震的关系最早被人们注意的是太阳(和月亮)的引力对地球产生的固体潮,认为它可能是地震的一种触发机制。随着太阳物理学、空间物理学和地球动力学的发展,人们开始注意到太阳活动产生的电磁辐射和高能粒子流对地震的发生可能存在着不可忽视的物理作用。太阳活动     

宇宙信息

转动黑子触发超级太阳耀斑 五个转动黑子间的相互作用引发了近5年来观测到的最大的太阳耀斑。天文学家使用美国宇航局的太阳动力学天文台对这个耀斑区进行了5天的观测。     

基于Demons配准的NVST太阳高分辨图像横向速度场测量

太阳高分辨图像中横向速度场的测量已经广泛应用于太阳光球、色球表面特征的动力学分析中,但依然存在测量精度不够的问题。详细介绍了Demons方法,并将其应用于1 m新真空太阳望远镜的高分辨观测资料处理中。首先选取不同观测时间间隔和代表光、色球不同波段的3个数据集作为测试样本,在测量到速度场后,通过与前一时刻图像进行非刚性配准并比较结构相似度评价速度场的测量精度。结果表明,Demons方法在小尺度运动的精细测定方面,明显优于传统的基于傅里叶变换的局部相关跟踪法和微分仿射速度估计方法。并且采用光球和色球图像的亚像素和超像素模拟位移实验表明,这一方法的逐点测量精度可以达到0.1像素量级。     

二维太阳光谱观测方法和技术

经典的太阳光谱观测是一维的，它有很大的局限性。从５０年代起，天文工作者采用多种方法开展二维太阳光谱观测，已经研制出一系列仪器，建立完整的资料归算程序，取得优良成果。在二维观测资料的基础上，用理论方法推出深度分布，可以得出三维的立体图像，这会成为太阳研究的主要方法之一。     

第21周太阳活动峰年的若干观测选题

本文就云南天文台太阳室现有各项观测仪器的性能和特点,提出某些有趣的题目仅供参考和选择,文中着重谈到太阳活动现象的动力学观测选题,它是当前国际上最活跃的太阳光学研究领域。     

太阳发电机理论研究进展

太阳发电机理论主要解释太阳磁场的起源和演化，是太阳物理中最基本、最重要的问题之一．对它的研究不仅具有重要的科学价值，而且对空间天气的预测和空间技术的发展有一定的影响．随着日震学的发展，该理论也得到了很大改进。从相关观测入手，综述了发电机理论需解释的观测事实，以及为发电机理论提供约束的太阳内部动力学结构；介绍了基本理论和近来的主流模型，并指出尚待解决的问题和进一步的努力方向。     

太阳偏振图像高分辨重建误差仿真分析

地基太阳望远镜磁像仪在进行偏振测量时会受到大气湍流的影响,导致测量结果不准确。通过同步探测波前像差,对太阳窄带偏振图像退卷积重建的方法可以克服窄带滤光器带来的偏振测量通道光子数水平较低等问题,将高分辨图像重建算法应用到太阳偏振图像的重建中。在重建过程中,波前估计不准确会导致重建的偏振图像受到I的串扰,与真实的偏振信号之间存在一定偏差。为了研究同步重建过程中波前复原精度对偏振图像重建精度的影响,通过建立仿真模型,对不同视宁度和不同波前复原精度下I对偏振信号的串扰进行了仿真。结果表明,偏振图像的重建质量与波前复原精度正相关,在一定的条件下,增加用于图像重建的帧数和降低图像分辨率等方法也可以降低I对偏振信号的串扰。     

CMOS图像传感器在太阳磁场观测中的应用研究

磁场是太阳物理的第1观测量,当前太阳磁场观测研究正迈向大视场、高时空分辨率、高偏振测量精度以及空间观测的时代.中国首颗太阳观测卫星—先进天基太阳天文台(ASO-S)也配置了具有高时空分辨率、高磁场灵敏度的全日面矢量磁像仪(FMG)载荷,针对FMG载荷的需求,讨论了大面阵、高帧频互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)图像传感器应用于太阳磁场观测的可行性.首先,基于滤光器型太阳磁像仪观测的原理,比较分析了目前CMOS图像传感器(可用的或是可选的两种快门模式)的特点,指出全局快门类型更适合FMG;其次搭建了CMOS传感器实验室测试系统,测量了CMOS图像传感器的像素增益及其分布规律;最后在怀柔太阳观测基地的全日面太阳望远镜上开展了实测验证,获得预期成果.在这些研究基础上,形成了FMG载荷探测器选型方向.     

固体像探测器在太阳仪器中的应用

本文概述了应用于太阳仪器中的固体像探测器的分类与主要特性以及它们在太阳仪器中应用的新进展,同时还介绍了固体像探测器和相应图像处理器的主要性能以及几种固体像探测器在太阳磁像仪中应用的典型例子。最后对固体像探测器在太阳仪器中的应用前景作了扼要评述。     

基于相位一致性和方向滤波冕环震荡识别与跟踪

冕环结构的准确识别和跟踪有利于更好地研究和分析冕环特征以及同耀斑爆发和日冕物质抛射之间的关系。提出基于相位一致性和方向滤波的冕环震荡识别和跟踪方法。识别过程如下:首先,使用相位一致性技术对太阳图像中的冕环特征进行识别;其次,对识别后的图像进行二值化处理;接着使用方向滤波去除非冕环的结构特征;然后,对其进行形态学处理;最后,再对识别结果进行二次曲线拟合。运用所提算法对2011年9月6日由太阳动力学观测站(Solar Dynamics Observatory,SDO)在Fe IX 17.1 nm波段观测到的冕环震荡进行了识别和跟踪,结果验证了所提算法的可行性和准确性。证明所提算法能被用于冕环特性以及震荡过程的研究和分析。