1 昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
2 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
3 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室, 云南 昆明 650500
新型真空太阳望远镜(NVST)作为研究太阳物理最主要的光学太阳望远镜之一,在采集图像数据过程中会遭受各种噪声干扰,影响对观测数据的研究。一些基于标准监督深度学习的方法在图像去噪领域取得显著成果,但对于干净数据难以获取的天文图像领域该类方法变得不适用。针对此问题,本文将基于自监督深度学习的图像去噪方法应用于NVST图像去噪。为定量评价网络模型性能,首先对经过重建的数据添加仿真噪声;其次将含噪数据通过噪声水平估计网络对噪声水平进行估计;接着利用自监督卷积盲点网络对图像特征进行学习,同时使用贝叶斯推理对图像进行恢复;最后通过峰值信噪比和结构相似度评价指标、相关性分析和功率谱分析对实验结果进行定量分析。实验结果表明,不论对于仿真噪声数据还是实际观测数据,相较于实验中其他图像去噪方法,本文方法能有效降低噪声对NVST图像的干扰,提高图像信噪比。同时也为干净图像数据难以获取的其他工程领域提供解决思路。
图像处理 图像去噪 新型真空太阳望远镜图像 自监督学习 相关性分析 功率谱分析 激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0610018
1 昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
2 西南林业大学大数据与智能工程学院, 云南 昆明 650224
3 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室, 云南 昆明 650500
将基于深度学习的放大方法应用于天文图像的研究中,根据新真空太阳望远镜(NVST)图像中的结构特征,提出一种有效的天文图像放大方法。首先使用Binning技术对数据进行降采样处理,获得对应的低分辨率图像;其次通过改进的残差稠密网络充分提取和利用低分辨率图像多级特征,重建出高分辨率的太阳图像;最后通过残差分析、相关性分析及功率谱分析对太阳图像的重建误差进行定量评估。实验结果表明,相对传统插值法,所提方法能够对太阳图像中的小尺度结构进行精细放大,且在放大图像的同时有效提高图像的信噪比。
图像处理 NVST图像 精细放大 Binning 残差分析 相关性分析 功率谱分析
1 中国科学院云南天文台， 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学， 北京 100049
太阳强热辐射导致太阳望远镜光机系统热形变，引发较明显的时变焦点位置漂移。离焦像差影响高分辨观测，降低观测图像的空间分辨率，因此需要探测并补偿望远镜的离焦像差。由于大气湍流的影响，一般的基于图像处理的焦点探测方法不能有效地运用于地基太阳望远镜。而天文望远镜常用的基于Shack-Hartman波前探测的方法，在观测太阳边缘和低对比度的太阳米粒结构时无法工作。因此，提出一种基于图像能谱分析的焦点探测方法，该方法以图像能谱比的低频分量平均值作为焦点探测评价函数，能够消除目标信息的影响和平滑大气湍流的影响。实验证明，该方法的探测精度和探测时间分辨率能满足地基太阳望远镜不同观测目标的高分辨观测的需要。
成像系统 地基太阳望远镜 焦点探测 能谱分析 大气湍流
沈阳航空航天大学计算机学院， 辽宁 沈阳 110136
用红外干扰弹诱使导弹偏离真实目标依然是使用最广的干扰方法，当前使用的红外干扰弹的运行轨迹和红外辐射特征与目标非常类似，对常用的几种抗干扰算法构成了很大的挑战。针对脉冲幅值序列算法做了深入细致的研究，对功率谱分析法、传统正交小波变换法、时域分析法等多种方法进行了仿真和分析，并介绍了一种新方法 ——多尺度的离散平稳小波变换法，能够有效分辨开目标信号与红外干扰弹信号，改善了红外探测器的抗干扰能力和目标识别能力。
脉冲幅值序列 抗红外干扰弹 小波变换 功率谱分析 时域分析 impulse value sequence counter-infrared-interference-missile wavelet-transform power spectrum analysis time-frequency analysis
1 深圳市国家气候观象台, 广东 深圳 518040
2 中国科学技术大学地球和空间科学学院, 安徽 合肥 230026
3 南京大学大气科学学院, 江苏 南京 210093
边界层作为地面与自由大气的过渡带对人类活动影响很大。边界层湍流结构尤其是夹卷层的湍流特征，是边界层研究的一个重要方面，这对于加深对边界层的认识以及研究边界层参数化具有十分重要的意义。由于边界层上部位置较高，难以进行精细结构观测。在室内对流水槽(150 cm×150 cm×60 cm)中模拟了大气对流边界层的发生发展。将准直光通过模拟对流边界层得到光斑图像数据。利用改进协方差法对光斑图像进行功率谱分析，找出功率谱密度最大值所对应的频率即峰值频率，峰值频率对应的波长为涡的特征尺度。研究结果表明，在混合层，峰值波长较小，说明此处混合比较均匀，小尺度结构占主导地位。而夹卷层的峰值波长较大。夹卷层的平均峰值波长与对流Richardson数存在一定的关系，这种关系受下垫面类型以及对流状况的双重影响。
大气光学 峰值波长 功率谱分析 水槽模拟 混合层和夹卷层 非均匀下垫面
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工业大学 精密工程研究所, 哈尔滨 150001
发展了背光阴影成像技术, 用于诊断透明ICF冷冻靶冰层内表面质量。分析了单层球壳阴影图像中形成亮环的物理机制。用光学追迹软件Tracepro模拟产生了透明单层球壳的阴影图像, 用于研究亮环位置与球壳厚度及折射率的关系。建立了背光阴影成像实验装置, 获得了透明单层球壳具有明显亮环的实验阴影图像。编制了阴影图像处理软件, 获得了靶丸内表面1维功率谱曲线, 并据此计算出靶丸内表面均方根粗糙度。理论分析、软件模拟及实验研究均表明, 背光阴影成像技术是透明冷冻靶冰层内表面质量的有效诊断方法。
几何光学 背光阴影成像 功率谱分析 ICF靶丸 表面粗糙度 geometrical optics backlit shadowgraphy power spectrum analysis ICF capsule surface roughness 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2880
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院 研究生院, 北京 100049
利用上海光源束流位置测量系统Libera电子学对储存环轨道数据进行了测量, 分析了Libera对束流位置测量系统探头信号的处理过程, 应用MATLAB软件对数据进行了处理, 采用Welch方法对轨道噪声数据进行了功率谱和积分功率谱分析, 获得了主要噪声源的相关信息, 为消除噪声、提高轨道稳定性提供了依据。实验结果表明：在储存环的不同位置, 噪声功率谱的结构具有相似性；尽管不同频段噪声对功率谱影响不同, 但是噪声源主要来自于低频段的地基振动、支架共振和磁铁电源。
上海光源 束流位置 探测 噪声 功率谱分析 积分功率谱 Shanghai Synchrotron Radiation Facility beam position monitor noise power spectrum analysis integral power spectrum
中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究室, 合肥 230031
激光对数光强起伏的快速傅里叶变换功率谱的无标度区间的标度指数在许多情况下很不稳定, 并且超出了理论界限, 因而本文引入了离散小波变换(DWT)频谱分析。 通过对1/f信号的快速傅里叶变换频谱和离散小波变换频谱的对比分析, 验证了离散小波变换频谱分析的优越性。 激光大气闪烁的离散小波变换频谱的无标度区间的标度指数在一天内(除日出后和日落前两段时间外)的变化比较稳定, 并且不超出理论界限。 这些结果表明, 对于一般大气湍流中的激光闪烁的频谱分析应使用离散小波变换代替快速傅里叶变换。
光传播 大气湍流 闪烁 频谱分析 小波变换
把实时获取指纹的装置与功率谱分析系统结合起来,实现完整的指纹实时识别系统.从实验上研究了相干光源和非相干光源获取指纹的两种情况.实验表明,用非相干光源获取指纹的情况具有较好识别效果.
光电混合处理 相干噪声 功率谱分析 楔环探测器
