OTA图像天体测量结果的WCS-SIP参数表达

为了在OTA(Optical Telescopes Array)巡天项目中发现特定源的位置或者光度的变化,需要将观测图像中的目标与星表或不同历元的历史数据进行交叉比对,这就需要知道图像中目标的天球坐标.一种基于矩阵计算的方法被用于将OTA已有的底片常数变换至WCS(World Coordinate System)和SIP(Simple Imaging Polynomial)参数,并将这样的映射关系记录到OTA的FITS(Flexible Image Transport System)图像中以便于利用.在此过程中改进了OTA的天体测量方法.在此基础上对OTA天体测量中的一些问题进行了讨论.     

FITS数据文件的检索和访问

普适图像传输系统(Flexible Image Transport System,FITS)是天文学领域应用最广泛的数据格式.自从20世纪80年代FITS格式被国际天文联合会(IAU)正式公布为国际标准以来,大部分的天文数据都是以FITS文件的形式在世界各地的数据中心和天文学家手中保存和交换.采用文件系统方式保存管理的FITS数据文件,很难适应程序化的检索和定位需求.随着FITS文件数量的不断增加以及虚拟天文台技术的发展,为这些以文件形式保存的天文数据提供检索功能的需求越来越迫切.FITS头以关键词值对的形式确切定义了所属FITS文件的结构,还提供了数据本身诸多特性的重要信息.FITS头中保存的这些信息可以满足大部分FITS数据文件查询检索的需求.将FITS头中的信息利用数据库来保存和管理,可以极大的方便对FITS文件的检索和定位.FITS头归档入库系统(FitHAS)是中国虚拟天文台项目开发的一个简单实用的FITS头信息归档入库工具,能够方便的将单个或者多个FITS文件的主FITS头信息导入到数据库中,为FITS数据文件的查询检索奠定基础,进而为虚拟天文台等更高层次的数据访问服务部署创造条件.本文介绍FITS数据格式,FITS头的基本结构;探讨虚拟天文台环境下FITS数据文件检索定位的实现方式;阐述FitHAS的功能特点、设计开发和使用方法.     

FITS图像处理技术荟萃及在太阳观测中的应用

针对FITS图像文件的特点,结合其在天文学领域的广泛应用,对其各种处理技术进行了简明扼要的介绍.包括FITS文件完整性的检查、文件头和数据内容的查看、图像特性的伪彩编码、文件格式的转换、数据的压缩及相关太阳物理信息的提取等内容.     

CCD光谱的IRAF和FITS格式转换

美国国立光学天文台的IRAF软件系统,已成为国内光谱处理的主要计算机软件之一。由射电天文需要发展起来的FITS格式,已作为国际上交换磁带数据资料的通用格式。本文简单地介绍了FITS格式,讨论了如何将厚片CCD光谱观测资料转换为IRAF图像,继而转换为标准FITS格式。这对于使用IRAF系统进行光谱处理,以及国内国际间的资料交换是有用的。     

在Windows／VC ＋＋环境下编程实现FITS图像的显示

FITS是广泛应用于天文领域中数据转换、分析和数据存储的标准计算机数据文件格式,如何在Windows环境下开发出方便有效的FITS图像应用软件具有现实意义.本文简要介绍了FITS格式文件的概况、演化和最新进展,重点描述了如何在Windows/VC 6.0环境下编程实现FITS图像的显示.     

新疆天文台在线交叉证认服务

新疆天文台数据中心的海量数据星表在线交叉证认服务可实现远程URL、本地上传带有UCD信息的VOTable格式文件两种星表数据输入方式,可实现对数据中心已发布的天文数据进行交叉证认。证认得到的结果可以通过SAMP协议发送到标准虚拟天文台工具中进行数据可视化等相关处理,并支持HTML、CSV、FITS Table、JSON等多种数据输出方式。通过并行计算技术与伪球面天区划分技术大大提高了海量星表数据的交叉证认速度。     

CCD图像拼接试验

为了获得大视场的高精度天文图像,实施了一种望远镜CCD图像的拼接方法。从原始图像到最终合成图像的坐标转换采用了结合星表UCAC4的六常数模型。不同于硬件级的拼接,使用逐个像素的灰度值再分配的方案进行图像融合。进一步采用云南天文台2.4 m望远镜拍摄的CCD图像进行了试验。结果表明,该算法可以产生较高质量的大视场CCD图像,可以直观地发现运动目标,暗星信噪比有显著改善。高精度的图像拼接还与原始数据扭曲改正的预处理密不可分。与未做扭曲改正相比,图像拼接的位置精度提高了约一倍(约0.02 pixel)。     

4个河外射电源的CCD光学定位

利用北京天台ABTC巡天观测中的部分资料－－20幅CCD图像,通过IRAF处理软件和底片常数法,归算得到4个河外射电源光学对应体的光学位置,参考星表为最新的CAMC星表;同时对本结果与射电位置进行了比较。     

基于ImageJ的图片格式批量转换软件的设计与实现

介绍了开源的纯Java语言图像处理程序——ImageJ,以及如何利用ImageJ程序包进行二次开发.利用该程序包,实现了从WinView所获取的图片文件格式TIFF、SPE到FITS文件格式的批量转换.并在此基础上,提出了如何利用该程序包实现其它图片格式之间相互单独以及批量转换的方法.     

佘山观象台小行星位置的照相观测

下表所载的小行星定位照相观测,系1953年及1954年上半年内,利用佘山观象台直径40厘米,焦距690厘米的远镜所作的,每一观测所用三颗比较星的位置,通常取自摄影星表(Carte du Ciel),间或亦取自德国天文学会星表(A.G.C.)或耶鲁星表(Trans.of The Yale Univ.)。所有观测,绝大部分係利用AΓφa——Aстро药膜,底片上直角坐标的测量,利用佘山观象台特具的坐标测量仪、可估计到1个微米(Micron),观测时刻以世界时表之,且以日为单位计算。     

两种快速星像匹配算法的比较

星像的位置和亮度等信息对天文研究和空间导航具有基础意义。人们常常需要快速匹配从密集星场CCD图像中提取的信息来获取与星表中对应的信息(如位置、光度等),因此开发出了多种星像匹配算法。重点比较了两种最新的星像匹配算法:i)基于向量的方法;ii)基于径向和环向特征的方法。通过对云南天文台1m望远镜观测的CCD图像进行实际匹配,结果表明基于向量的方法更优,它是一种快速的、接近常数时间的匹配算法。     

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.     

一米新真空太阳望远镜光谱扫描观测系统设计

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)是国内用于对太阳进行观测和研究的大型科研设备,针对太阳活动区光谱观测的需求,在现有的大色散光谱仪及多波段光谱仪基础上,设计了光谱扫描设备,并基于C#设计了一套观测控制系统软件,实现扫描设备的运动控制和观测数据的采集。进行光谱扫描观测时,计算机控制扫描设备步进运动,并利用图像采集卡通过Camera Link总线采集CCD/CMOS相机的探测数据,基于多线程技术采集观测数据,将采集的图像数据存储成FITS(Flexible Image Transport System)文件,并将光谱图像数据处理成灰度图像用于软件界面监视。此套软件已用于1 m太阳望远镜光谱扫描观测,测试结果满足预期功能需求,为后续观测系统功能升级提供了良好的扩展性。     

光学系统参数确定带宽约束的天文图像盲反卷积

大气湍流极大限制了地基大口径望远镜观测天文目标图像的空间分辨率.根据最大似然估计原理,提出了用实际光学带宽约束的可有效减小天文观测图像中大气湍流影响的盲反卷积方法,通过共轭梯度优化算法使卷积误差函数趋向最小.建立了望远镜光学系统参数和图像频域带宽的关系,采用变量正性约束、点扩散函数带宽有限约束,提高算法的收敛性.为避免图像处理中有效傅立叶变换频率超出截止频率,要求采集望远镜焦面图像时单个成像单元(如CCD像素单元)应小于四分之一衍射斑直径.算法中未用目标支持域约束,所提出的方法适用于全视场天文图像恢复.用计算机模拟和对实际天文目标双鱼座图像数据的恢复结果验证了所提出方法的有效性.     

CCD图像数字定心算法的比较

从CCD采集的数字图像中提取天体的位置和光度信息对于天文研究具有基础意义.其中,恒星星像中心像素位置的精确测量对于天体测量至关重要.针对国际上常用的三种位置测量算法:修正矩方法、Gauss拟合法和中值法,利用实测的CCD图像进行了试验研究.具体地,采用云南天文台1m望远镜观测的CCD图像同时使用这些算法进行了实际测量,根据每幅图像中测得的像素位置,对这三类定心算法进行了比较和精度分析.可视化方法被用于不同阈值的选取和设定比较.实验数据表明,无阈值的二维Gauss拟合方法是一种精度相对较高的定心算法.     

土星卫星的天文底片数字化和位置测量

在天文底片数字化工作中,利用高端商用扫描仪可能是一条简单而有效的途径.针对1988年云南天文台1m RCC(Ritchey Chretien Coude)望远镜拍摄的6张土星卫星天文底片,探讨了利用Epson公司10000XL商用扫描仪的底片数字化技术和数据处理方法.基于底片数字化图像和UCAC2(The Second US Naval Observatory CCD Astrograph Catalog)参考星表,重新测量土星卫星的位置.通过与IMCCE(Institut de Mecanique Celeste et de Calcul des Ephemerides)提供的土卫历表位置比较表明,土星卫星的定位结果在赤经和赤纬方向上的残差均值分别为0.056″和0.009″,在赤经和赤纬方向上残差的标准偏差分别为0.106″和0.089″.     

大天区望远镜中sCMOS相机的测光精度分析

与传统CCD (Charge Coupled Device)相机相比, s COMS (scientific Complementary Metal Oxide Semiconductor)相机被广泛装备于超大天区巡天设备,与传统CCD相机不同的是sCMOS相机采用卷帘式快门,因此对其进行测光精度的分析工作是很有意义的.首先,将s CMOS相机拍摄的图像与UCAC2 (The Second U.S. Naval Observatory CCD Astrograph Catalog)星表进行匹对,识别图像中的UCAC2标准星.接着对图中的标准星进行测光并提取测光数据进行最小二乘直线拟合,获得了相应的系统转换系数并得到仪器星等至标准星等的转换公式.然后,将转化后的仪器星等和标准星等做差并计算相应的均方根误差.最后,利用计算得到的均方根误差评估sCMOS相机的测光精度,并将标准星按星等划分后,分析了相应的测光误差.计算结果表明在标准测光夜测量亮度亮于14等的星时,测光精度优于0.15 mag.通过实测精度分析可知卷帘快门sCOMS相机具有较高的测光精度,基本满足空间碎片巡天观测的要求.     

中国虚拟天文台交叉证认工具的开发和应用

随着空间和地面巡天项目的发展,天文数据呈指数增长,天文学已发展到全波段的天文学时代.为了应对形势的需要,虚拟天文台应运而生.为了使天文学家做起科学来更方便快捷,虚拟天文台项目开发了各种实用工具.在数据融合方面,中国虚拟天文台项目开发了交叉证认工具.该工具主要实现了两个服务:一个是服务器端两星表交叉证认;另一个是用户上传星表与服务器端星表交叉证认.前者两星表直接进行交叉证认,后者则先将本地数据自动入库再进行交叉证认.程序还实现了对交叉证认结果的分类和参数的自由选择等功能,以及与可视化工具VOPlot的集成.该工具以客户端/服务器端模式的web网页形式发布.此工具为多波段数据融合提供了便利,是对两个大星表交叉证认工作的预研究.在以后的工作中,将不断地更新和完善该工具,并将在此基础之上进一步开发统计分析和数据挖掘等工具.     

太阳高分辨观测图像与全日面像的高精度配准方法

在太阳观测研究中,高分辨图像与全日面像的配准是一项非常有意义的工作,但由于他们之间存在着旋转、缩放和平移,因此很难高精度地进行匹配。提出一种结合局部统计信息和控制点匹配的图像配准方法,核心思想为将视场等间隔划分为大量重叠的局部区域,通过相关匹配在全日面像上寻找对应的局部区域,然后计算每一对局部区域间的亚像元偏移,根据偏移量确定每一对特征点的坐标位置,据此作为点匹配中的特征控制点;最后根据控制点建立仿射变换的转换方程,采用最小二乘求解整个视场的转换参数,根据解出的参数重新对图像进行迭代,得到收敛后的结果并进行配准。通过对高分辨观测图像和全日面SDO/HMI连续谱图像进行配准,拟合结果的偏差在0.25″以内。     

利用数学形态学算子方法处理无快门相机的拖尾图像

使用全帧转移CCD相机观测空间目标往往拆除快门,从而产生拖尾,严重影响了目标的探测和定位.基于星像与拖尾几何形态的不同,使用数学形态学方法处理拖尾图像.通过比较拖尾处理前后图像中恒星的定位精度和空间目标的定位精度,验证形态学方法可以有效消除天文图像中的拖尾,显著提高拖尾图像中恒星与动目标的探测率及定位精度.结果表明数学形态学方法是一种有效的去除拖尾的方法.