一种无缝光谱零级像质心与直接成像源质心位置转换方法技术

本发明专利技术公开了一种无缝光谱零级像质心与直接成像源质心位置转换方法，其步骤包括：

【技术实现步骤摘要】
一种无缝光谱零级像质心与直接成像源质心位置转换方法


[0001]本专利技术属于天文光谱观测
，涉及一种无缝光谱零级像质心与直接成像源质心位置转换方法
。

技术介绍

[0002]无缝光谱是天文光谱观测的一种模式，现有的空间望远镜无缝光谱观测模式是通过拍摄观测天区的直接成像得到源在探测器上的位置信息，再将该源的位置信息作为参考点，从而进行世界坐标系定标和光谱波长定标
。
载人空间站工程巡天空间望远镜
(Chinese Space Station Telescope
，
CSST)
是我国自主研发最大规模的2米口径空间巡天望远镜，无缝光谱模块是其中的主巡天模块
。CSST
的观测模式区别于其他现役空间望远镜的观测模式，无缝光谱和多色成像共焦面同时拍摄，所以亟需研发出适用于这种观测模式下的无缝光谱数据处理系统，以弥补此种观测模式下的无缝光谱数据处理系统空白
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种无缝光谱零级像质心与直接成像源质心位置转换方法
。
本专利技术针对
CSST
独特的无缝光谱观测模式，提出一种零级像质心转化为直接成像源质心位置算法，算法的基本思想为：无缝光谱的零级像质心和直接成像质心是一一对应的关系，采用一种迭代插值方法，实现零级像质心向直接成像源质心的转换
。
已知直接成像源质心转换为零级像质心的位置函数关系和零级像质心位置
(zx0，
zx0)。
首先利用该位置函数关系计算出探测器
1000
×
1000
的直接成像质心
x
和
y
粗网格，
(zx0，
zy0)
反距离权重插值出第一次估计值
x
′
d
和
y
′
d
；然后
x
和
y
在
x
′
d
和
y
′
d
加减5的区间取值，同时结合位置函数关系计算出
10
×
10
的直接成像质心
x
和
y
网格，
(zx0，
zy0)
反距离权重插值出第二次估计值
x
′
d
′
和
y
′
d
′
，此时估计位置值已经是像素级别；最后，
x
和
y
在
x
′
d
′
和
y
′
d
′
加减
0.5
的区间取值，结合位置函数关系计算出
100
×
100
的直接成像质心
x
和
y
亚像素网格，
(zx0，
zy0)
反距离权重插值出最终估计值
x
d
和
y
d
。
该算法可以得到亚像素精度的位置转换，满足
CSST
无缝光谱模块要求的数据处理精度
。
该方法数据结构简单
、
鲁棒性强，可快速高效的实现位置转换
。
[0004]一种无缝光谱零级像质心与直接成像源质心位置转换算法，具体步骤如下：
[0005]步骤
1:
直接成像质心位置转换为零级像中心波长位置转换关系如下：
[0006]通常情况下，零级像中心波长位置可以视为零级像质心位置
。
直接成像质心位置转换为零级像不同波长位置的公式中
l
0,i,j
、l
1,i,j
、a
0,i,j
、a
1,i,j
为常数系数项，是由波长定标拟合实现的，作为已知条件
。l
0,i,j
展开是
l
0,0,0
,l
0,1,0
,l
0,2,0
,l
0,1,1
,l
0,0,1
,l
0,0,2
的六个常数系数，同理
l
1,i,j
、a
0,i,j
、a
1,i,j
。
[0007]直接成像质心位置
x,y
，零级像质心位置
x0,y0，波长
λ
，都是变量
。
Δ
x
和
Δ
y
是波长
λ
的零级像质心位置
(x0,y0)
到直接成像源质心位置
(x,y)
的距离
。
[0008]Δ
x
＝
x0‑
x
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0009]Δ
y
＝
y0‑
y
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0010][0011]其中，
i
和
j
取值范围是
(0
，1，
2)
，
x
i
是
x
的
i
次幂，
y
j
是
y
的
j
次幂，
Δ
p
是中间量
。
[0012][0013]将公式
(3)
代入公式
(4)
，同时将将中心波长
λ0(
例如
5000)
代入公式
(4)
，求解公式
(4)
得到公式
(5)
：
[0014][0015]Δ
y
和
Δ
x、x、y
的关系如公式
(6)
：
[0016][0017]变换公式
(1)、(2)
，得到公式
(7)、(8)
：
[0018]x0＝
x+
Δ
x
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0019]y0＝
y+
Δ
y
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0020]中心波长
λ0和常数系数
l
0,i,j
、l
1,i,j
、a
0,i,j
、a
1,i,j
作为先验知识已知，对于已知的任意的直接像质心位置
(x,y)
，利用位置转换公式
(5)
～
(8)
，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无缝光谱零级像质心与直接成像源质心位置转换方法，其步骤包括：
1)
基于巡天空间望远镜的探测器的尺寸
N
×
N
确定
L1
×
L1
大小的粗网格
、L2
×
L2
大小的像素级别网格
、L3
×
L3
大小的亚像素网格，其中，
L1
小于
N
，
L1>L3>L2
；
2)
根据直接成像源质心与零级像质心的位置函数关系，计算出所述探测器上的直接成像质心位置
(x,y)
在所述粗网格上对应的零级像质心位置
(x0,y0)
；
3)
将所述粗网格上各零级像质心位置作为坐标，根据坐标中的横坐标值
x
构成第一
xmap
；将所述粗网格上各零级像质心位置作为坐标，根据坐标中的纵坐标值
y
构成第一
y map
；
4)
根据零级像质心位置
(zx0,zy0)、
第一
x map、
第一
y map
进行反距离权重插值，得到对应的直接成像质心位置估计值
(x
′
d
,y
′
d
)
；
5)
将
(x,y)
在
[x
′
d
‑
n,x
′
d
+n]
区间和
[y
′
d
‑
n,y
′
d
+n]
区间以1像素为间隔取值，更新直接成像质心位置；然后根据更新后的直接成像源质心位置和所述位置函数关系，计算出所述探测器上的直接成像质心位置在所述像素级别网格上对应的零级像质心位置；然后根据所述像素级别网格上各零级像质心位置对应的坐标，构成第二
x map、
第二
y map
；根据零级像质心位置
(zx0,zy0)、
第二
x map、
第二
y map
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪霞，刘超，刘凤山，张鑫，陈建军，王瑞，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：