一种光学天文望远镜杂散光均匀性实时检测方法技术

本发明专利技术提供一种杂散光均匀性实时检测方法，包括如下步骤：1）目标图像本底和平场的预处理；2)绘制直方图，以ADU大小和频率为自动判断依据进行星像扣除；3)绘制背景杂散光等高线图，计算杂散光均匀性等相关参数。本发明专利技术通过实时检测杂散光均匀性，提供CCD像面背景分布和统计数据，可以辅助较差测光中比较参考星的选择，提高测光精度。

【技术实现步骤摘要】
一种光学天文望远镜杂散光均匀性实时检测方法
本专利技术属于光学天文测量
，具体涉及一种光学天文望远镜杂散光均匀性实时检测方法。
技术介绍
现代光学天文望远镜朝着大口径、高精度的方向发展。测光观测数据的精度往往决定了分析结果的可信度。天文学家常用较差测光方法处理天文观测数据，计算光度恒定的比较星和临近目标星的星等差，可忽略观测时的大气条件差异，并得到目标星的亮度。对于时序测光，还可以得到目标星的亮度变化曲线。杂散光均匀性是影响光学天文望远镜星像信噪比的重要因素之一，会引起探测器像面背景强度的区域性差异，造成较差测光精度降低，主要来源于天空背景亮度的不一致，其原因通常有月光影响、亮星影响、城市灯光污染等。测光数据的实时处理是天文数据分析的发展方向之一，避免时间滞后性。以往的数据处理方法并未考虑天空背景不均匀对测光精度的影响，且该影响不能通过除平场的方法消除。背景杂散光分布无法通过调整对比度等方法进行有效检测。杂散光均匀性实时检测可以辅助较差测光中比较参考星的选择，减少背景亮度不同对较差测光精度的影响。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种光学天文望远镜杂散光均匀性实时检测方法，所述方法在对目标图像本底和平场的预处理后，绘制直方图，并以ADU大小和频率为自动判断依据进行星像扣除，最后绘制背景杂散光等高线图，完成计算杂散光均匀性相关参数；进一步地，所述方法包括：S1、目标图像预处理：对望远镜拍摄目标星进行减本底和除平场处理，提高测光精度；S2、扣除星像影响：消除星像与背景亮度差值较大对等高线图的影响；S3、绘制背景杂散光等高线图，计算杂散光均匀性：辅助较差测光中比较参考星的选择，减少背景亮度不同对较差测光精度的影响，提高测光精度；进一步地，所述S3绘制背景杂散光等高线图包括：S31：划分图像区域；S32：给出图像上不同区域的杂散光统计数据；进一步地，所述S31划分图像区域的方法包括：方法一：将图像划分为四个象限；方法二：将图像划分为多个矩形；进一步地，所述S32中不同区域的杂散光统计数据包括杂散光的均匀性、平均值、能量百分比、和背景值上限，所述杂散光的均匀性以背景值标准差表示；进一步地，所述S1具体包括：S11：望远镜预先拍摄多幅本底图像和平场图像，用于对目标图像的处理；S12：用本底图像消除CCD本身的偏置电压，平场图像改正CCD各像元的响应不均匀性；S13：将目标图像减去本底图像，并除平场图像，完成目标图像的预处理；进一步地，所述S2具体为：S21：找出星像ADU值最小值，在整个CCD像面上，背景所占比例大，星像ADU值比背景ADU值大；S22：以ADU大小和频率为自动判断依据，计算每个区间占总数的百分比，并将百分比小于1%的ADU区间内的所有点看作星像；S23：从ADU最小值开始依次将每个区间所占总数百分比累加；S24：当累加值大于99%时，记录此时区间的位置，以此区间的ADU值下限作为图像背景ADU最大值或星像ADU最小值；S25：将图像ADU值高的像素点剔除或改变其大小，达到扣除星像影响的目的；进一步地，对于分辨率为2kx2k及以上的CCD，通过2x2bin或其他binning的方法来提高处理速度；本专利技术的有益效果如下：1）通过实时检测杂散光均匀性，提供CCD像面背景分布和统计数据，可以辅助较差测光中比较参考星的选择，提高测光精度；2）在CCD像元数较多时，采用2x2binning的方法，降低图像分辨率，将相邻像素进行两两合并，提高处理速度；3）将fits图像保存为行像元数乘以列像元数的二维矩阵，矩阵中的数值对应每一个像元的灰度值，将二维矩阵转化为一维向量并计算灰度值的分布，绘制直方图，以横坐标ADU（0至图像最大值）纵坐标频率绘制直方图，以100ADU为间隔划分直方图区域，判断背景像元和星像的比例。附图说明图1为本专利技术所述光学天文望远镜杂散光均匀性实时检测方法的流程图；图2为本专利技术所述方法中图像灰度直方图；图3为本专利技术所述方法中星像剔除后的等高线图；图4为本专利技术所述方法中星像剔除后等高线图中中心区域的放大图；图5为本专利技术所述方法中四象限划分图像的示意图；图6为本专利技术所述方法中多矩形划分图像的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。下面为本专利技术的举出最佳实施例：如图1-图6所示，本专利技术提供一种光学天文望远镜杂散光均匀性实时检测方法，包括以下步骤：(1)目标图像预处理；用于对望远镜拍摄目标星进行减本底和除平场处理，提高测光精度。望远镜预先拍摄多幅本底图像和平场图像，用于对目标图像的处理。本底图像用于消除CCD本身的偏置电压，平场图像用于改正CCD各像元的响应不均匀性。将目标图像减去本底图像，并除平场图像，完成目标图像的预处理。(2)扣除星像影响；用于消除星像与背景亮度差值较大对等高线图的影响。等高线图可以直观的显示背景杂散光的分布情况。目标星和比较星往往较亮，直接绘制等高线图会使背景杂散光分布被亮星所淹没，无法观察杂散光均匀性分布情况。将图像ADU值高的像素点剔除或改变其大小，达到扣除星像影响的目的。星像扣除采用近似方法，不提取每个星像，仅找出星像ADU值最小值。在整个CCD像面上，背景所占比例很大，且星像ADU值比背景ADU值大。以ADU大小和频率为自动判断依据，计算每个区间占总数的百分比，并将百分比小于1%的ADU区间内的所有点看作星像。从ADU最小值开始依次将每个区间所占总数百分比累加，当累加值大于99%时，记录此时区间的位置，以此区间的ADU值下限作为图像背景ADU最大值或星像ADU最小值。(3)绘制背景杂散光等高线图，计算杂散光均匀性：辅助较差测光中比较参考星的选择，减少背景亮度不同对较差测光精度的影响，提高测光精度。以两种方式划分图像区域，一种方式为将图像划分为四个象限，第二种为将图像划分多个矩形，参见附图5和附图6。给出图像上不同区域的杂散光统计数据，包括杂散光均匀性（以背景值标准差表示）、平均值、能量百分比、背景值上限等等。（4）对于分辨率为2kx2k及以上的CCD，采用2x2bin或其他binning的方法来提高处理速度。本专利技术所述方法在实施时，望远镜拍摄图像存储在预先设置完成的本地目录中。通过扫描目录中的文件名读取不同类型的图像进行实时处理。望远镜拍摄图像分为：本底图像、平场图像、标准星图像、目标星图像。为了更精确的测量天体的信息，望远镜预先拍摄多幅本底图像和平场图像，对曝光后的图像进行处理。通常分为三种手段：减本底、减暗流、除平场。本底即是CCD工作时偏置电压引入的附加电子。暗流则是由于CCD的热效应，使CCD在无光照情况下产生的热电子。平场图像改正是由于CCD每个像元的量子效率和灵敏度不完全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学天文望远镜杂散光均匀性实时检测方法，其特征在于，所述方法在对目标图像本底和平场的预处理后，绘制直方图，并以ADU大小和频率为自动判断依据进行星像扣除，最后绘制背景杂散光等高线图，完成计算杂散光均匀性相关参数。

【技术特征摘要】
1.一种光学天文望远镜杂散光均匀性实时检测方法，其特征在于，所述方法在对目标图像本底和平场的预处理后，绘制直方图，并以ADU大小和频率为自动判断依据进行星像扣除，最后绘制背景杂散光等高线图，完成计算杂散光均匀性相关参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：S1、目标图像预处理：对望远镜拍摄目标星进行减本底和除平场处理，提高测光精度；S2、扣除星像影响：消除星像与背景亮度差值较大对等高线图的影响；S3、绘制背景杂散光等高线图，计算杂散光均匀性：辅助较差测光中比较参考星的选择，减少背景亮度不同对较差测光精度的影响，提高测光精度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3绘制背景杂散光等高线图包括：S31：划分图像区域；S32：给出图像上不同区域的杂散光统计数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S31划分图像区域的方法包括：方法一：将图像划分为四个象限；方法二：将图像划分为多个矩形。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S32中不同区域的杂散光统计数据包括杂散光的均匀性、平均值、能量百分比、和背景值上限，所述杂散光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李陶然，田健峰，王建峰，兀颖，葛亮，张晓明，邱鹏，赵勇，李曼迪，曾显群，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11