[發明專利]射電天文圖像快速復原方法

在審

• 申請號: 201810283373.2
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108665426A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 白鵬;安濤;陳嵐
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學;中國科學院上海天文臺
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種射電天文圖像快速復原方法，包括：根據獲取到的觀測數據構造全息臟圖，所述觀測數據包括：望遠鏡觀測到的可見度數據；根據觀測數據獲取對應的全息臟圖模型；在每個偏振方向上，把根據觀測數據構造的全息臟圖減去所述對應的全息臟圖模型，得到殘圖并通過所述殘圖，得到所有點源的位置；從所述點源中尋找亮度源，并將所述亮度源與當前uv分布進行卷積以更新uv分布；uv分布是指觀測數據在頻域的橫坐標u和縱坐標v所在平面的分布；根據滿足預設迭代次數所得到最終更新的uv分布，重構天文圖像。本發明在解決欠采樣的射電天文圖像復原問題時能夠取得非常理想的復原精度，并在保證圖像復原精度的前提下大幅縮短了射電天文圖像復原的運算時間。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體地，涉及射電天文圖像快速復原方法。

背景技術

射電干涉儀是開展射電天文研究的主要工具之一，通過射電望遠鏡陣列獲得目標天體的各項觀測數據，對觀測數據做相關處理后得到可見度數據，再對可見度數據在uv平面進行網格化處理和傅里葉變換后即可得到目標源的亮度分布圖。由于受到望遠鏡陣列在空間分布和觀測時間上的限制，對目標源的觀測是一個欠采樣過程，因此實際得到的亮度分布圖是包含欠定信息在內的臟圖。射電天文成像所要解決的問題就是如何根據臟圖盡可能準確地反演出目標天體的真實亮度分布圖。最大熵算法(maximum entropy method，MEM)和CLEAN算法是目前常用的射電天文圖像復原算法，但其在圖像復原精度和數據計算能力上均存在一定的局限性。下一代射電干涉儀以超高的靈敏度和觀測精度，將產生大量的TB量級的觀測數據，傳統的MEM和CLEAN算法無法處理如此大規模的觀測數據。

全息去卷積技術把望遠鏡的方向依賴和偏振信息考慮到圖像的復原過程中去，大大提高了欠采樣問題下圖像的復原精度，可以滿足下一代射電干涉儀對復原精度的需求，但目前存在的全息去卷積技術在可見度數據的生成和網格化處理的過程中都需要重復計算全息波束模型等有關數據，導致其在計算速度上存在一定的局限性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種射電天文圖像快速復原方法。

根據本發明提供的一種射電天文圖像快速復原方法，包括：

根據獲取到的觀測數據構造全息臟圖，所述觀測數據包括：望遠鏡觀測到的可見度數據；

根據所述觀測數據，獲取對應的全息臟圖模型；

在每個偏振方向上，把根據觀測數據構造的全息臟圖減去所述對應的全息臟圖模型，得到殘圖；

通過所述殘圖，得到所有點源的位置；

從所述點源中尋找亮度源，并將所述亮度源與當前uv分布進行卷積以更新uv分布；uv分布是指觀測數據在頻域的橫坐標u和縱坐標v所在平面的分布；

根據滿足預設迭代次數所得到最終更新的uv分布，重構天文圖像。

可選地，所述根據所述觀測數據，獲取對應的全息臟圖模型，包括：

獲取觀測數據在每一個偏振方向上的全息映射函數；其中，所述全息映射函數包含了從uv分布映射到全息uv平面的偏振信息，以及望遠鏡所有的基線采樣信息和方向依賴波束信息；所述全息uv平面是指以全息天線觀測后包含偏振信息的uv分布圖；u、v分別表示頻域的橫坐標和縱坐標；

對每一個偏振方向上的全息映射函數進行傅里葉FFT變換后，得到對應的全息臟圖模型。

可選地，所述通過所述殘圖，得到所有點源的位置，包括：

根據瓊斯陣和每一個天線偏振方向的平均波束模型對所述殘圖進行轉換處理后，得到所有點源的位置。

可選地，所述從所述點源中尋找亮度源，并將所述亮度源與當前uv分布進行卷積以更新uv分布，包括：