一种基于霍夫直线检测的脉冲星DM估计算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于霍夫直线检测的脉冲星DM估计算法，该方法能快速准确地通过对脉冲星观测数据绘制得到的时间‑频率波谱图进行坐标变换，并检测变换后图中的直线，计算出该观测脉冲星的DM值。包括如下步骤：1)通过对时间‑频率二维波谱图进行灰度化、小波阈值去噪、高斯平滑、二值化、腐蚀与膨胀等预处理步骤，得到有明显色散曲线的二值图；2)对二值图中的每一数据点纵坐标频率f变换为新的纵坐标F，变换后得到含有明显直线轨迹的二值图；3)提取二值图边缘，使用霍夫直线变换检测边缘图中的直线；4)由检测出的直线斜率及波谱图表示的时间、频率信息最终计算DM值。本发明专利技术能够达到处理步骤简单、DM值计算快速准确的效果。

A Pulsar DM Estimation Method Based on Hough Line Detection

The invention discloses a pulsar DM estimation algorithm based on Hough line detection. The method can quickly and accurately transform the coordinates of the time and frequency spectrogram drawn from the pulsar observation data, detect the lines in the transformed image and calculate the DMs of the observed pulsar. It includes the following steps: 1) through graying, wavelet threshold denoising, Gaussian smoothing, binarization, corrosion and expansion of the two-dimensional spectrogram of time and frequency, a binary image with obvious dispersion curve is obtained; 2) the frequency f of each data point in the binary image is transformed into a new longitudinal coordinate F, and the binary image with obvious linear trajectory is obtained after transformation;3) the binary image with obvious linear trajectory is extracted; In binary image edge, Hough line transform is used to detect the lines in the edge image; 4) DM value is finally calculated from the time and frequency information expressed by the slope of the detected line and the spectrogram. The invention can achieve the effect of simple processing steps and fast and accurate calculation of DM value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于霍夫直线检测的脉冲星DM估计算法
本专利技术属于天文数据处理
，特别涉及一种基于霍夫直线检测的脉冲星DM估计算法。
技术介绍
脉冲星信号穿过星际介质到达地球上的射电望远镜接收端的过程中，会与介质中的自由电子发生作用，这种星际介质的色散作用使得同一脉冲高频率的能量比低频率的能量先到达接收端，不同频率f1、f2部分信号到达时间差的公式为：其中DM为色散量，这是一个十分重要的参数，可以用于估计脉冲星的距离和研究星际电子密度的分布。初步的DM值是在脉冲星搜寻过程中确定的，首先制定尝试消色散过程的DM计划，即选定DM的范围，按一定的步长使用不同的DM值分别进行消色散，得到大量脉冲星的候选体，最后通过人工或者机器学习的方法筛选出真正的脉冲星，同时信噪比S/N峰值对应的DM值为最接近真实值的DM值。整个消色散尝试过程相当于对一个较大取值范围里的DM值进行穷举，是一种简单暴力的方法，此过程耗时多，计算量非常大；更精确的DM值需要通过以高时间分辨率准确测量不同频率的脉冲能量到达射电望远镜的时间延迟，然后通过公式(1)进行计算，缺点在于DM的计算精度受到到达时间差测量精度的限制，同时频率值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于霍夫直线检测的脉冲星DM估计算法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过对脉冲星观测数据绘制而成的含有色散曲线的的时间‑频率波谱图进行小波软阈值去噪，得到背景噪声有所缓解的波谱图；2)对上一步去噪后的波谱图进行高斯平滑，二值化，膨胀与腐蚀去噪等进一步数据增强的操作，得到含有脉冲星色散曲线的二值图；3)对二值图的纵坐标频率f进行坐标变换，令新的纵坐标

【技术特征摘要】
1.一种基于霍夫直线检测的脉冲星DM估计算法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过对脉冲星观测数据绘制而成的含有色散曲线的的时间-频率波谱图进行小波软阈值去噪，得到背景噪声有所缓解的波谱图；2)对上一步去噪后的波谱图进行高斯平滑，二值化，膨胀与腐蚀去噪等进一步数据增强的操作，得到含有脉冲星色散曲线的二值图；3)对二值图的纵坐标频率f进行坐标变换，令新的纵坐标经过坐标轴变换之后，原二值图中的曲线将会变换为近似的直线；4)通过边缘提取和霍夫直线检测算法，检测边缘图中的直线，得到直线斜率信息。5)根据原始波谱图表示的时间、频率坐标信息和霍夫直线检测得到的直线斜率，计算此脉冲星的DM值。2.根据权利要求1所述的基于霍夫直线检测的脉冲星DM估计算法，其特征在于，步骤3)中所述的坐标变为：将原始波谱图中纵轴表示的频率f变换为新定义的变量F，且F与f满足关系进行这样的坐标变换的原因在于，由于星际介质的影响，不同频率部分的脉冲星信号到达接受端存在不同的时间延迟，这种时间上的延迟与f-2成正比。通过公式推导，我们很容易得出F与t呈线性关系。所以，经过步骤3)的坐标变换，原波谱图中的色散曲线将会变换为新的F-t图中的直线，直线的斜率大于0，且斜率值正好是DM的倒数。3.根据权利要求1所述的基于霍夫直线检测的脉冲星DM估计算法，其特征在于，步骤4)中所述霍夫直线检测包括对直线检测结果进行再评估的过程，具体如下：对边缘提取后的边缘图中的每一特征点(ti,Fi)进行霍夫变换。由于t-F坐标系中的任意一条直线用极坐标方程表示为：ρ＝tsinθ+Fcosθ(1)则每一边缘图上的特征点(ti,Fi)变换到θ-ρ参数空间中为正弦曲线ρ＝tisinθ+Ficosθ，t-F坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹乾，郭平，徐佳丽，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11