CN116592850B - 无缝光谱观测中利用恒星视向速度矫正天测精度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无缝光谱观测中利用恒星视向速度矫正天测精度的方法。本方法为：1）获取无缝光谱图像的测光图像；2）从测光图像中识别出天体目标及其在天球上的位置；3）通过每一天体目标在测光图像中的位置计算出其光谱在无缝光谱图像中的位置和波长；4）从无缝光谱图像中抽离出每一天体目标的光谱，形成一维光谱图；5）通过每一天体目标在天球的位置信息，寻找对应天体目标在其他巡天资料中的视向速度；6）利用一维光谱图中信噪比大于设定阈值的恒星光谱，测量天体目标的视向速度；7）通过同一天体目标的视向速度差异，计算测光图像中对应天体目标的位置偏置量；8）利用各天体目标的位置偏置量对对应天体目标在天球上的位置进行矫正。

Description

无缝光谱观测中利用恒星视向速度矫正天测精度的方法
技术领域
本发明属于天文摄影测量学技术领域，涉及一种无缝光谱观测中利用恒星视向速度矫正天测精度的方法，用于对空间望远镜拍摄的光谱图像中获取测光图像并对其中的天体位置进行校正。
背景技术
目前世界上巡天项目里有不少设计了无缝光谱巡天模块，特别是在空间望远镜里，无缝光谱观测作为获取天体光谱的主要手段。无缝光谱的波长定标与传统的光谱波长定标方法并不相同，其非常依赖目标的天体位置精度。
中国空间望远镜CSST（Chinese Space Survey Telescope）的主巡天焦面上设置了25个传感器，如图1；其中GV、GU和GI用于拍摄无缝光谱，其他的用于拍摄不同波段的测光图像。望远镜在科学巡天的时候，所有传感器同时摄影，拍摄图片。处理无缝光谱需要有对应的测光图像作为参考。而当没有正好对应的测光图像的时候，需要通过图像拼接的方式获得。摄影拍摄的图像可能存在图像畸变误差，当多幅图通过拼接的方式组合在一起的时候，图像畸变导致的误差会传递、增大。为了能够对拼接的图像中天体目标精确的测量，提出了本发明专利方案。本发明能够通过对天体目标的无缝光谱进行分析，来修正摄影图像中天体的位置，以达到对摄影图像的精确测量。
在处理无缝光谱图像的时候，都需要有对应的测光图像与其匹配。通过测光图像中天体的位置，计算出无缝光谱图像中对应的光谱的位置，然后通过抽谱算法，得到目标的光谱。与无缝光谱图像对应的测光图像有两种获取方式：1、在拍摄无缝光谱的同时拍摄同视场的测光图像；2、通过把不同时期摄影得到的测光图像拼接、合并获得无缝光谱图像相同视场的测光图像。图像会有畸变，通过拼接的摄影图像会传递、放大畸变，导致测量不准确。常规的无缝光谱处理流程如下：1、找到无缝光谱对应的测光图像；2、在图像中识别天体目标；3、通过天体目标的位置计算出其光谱在无缝光谱图像中的位置和对应波长；4、利用抽谱方法，把光谱从无缝光谱图像中抽离出来，形成1维光谱。由于拼接的摄影图像存在畸变，图像中天体目标的位置可能存在偏差。这样通过有测量误差的拼接图像得到的光谱波长会有的偏差，摄影图像上的一个像素的偏差会导致无缝光谱中300公里每小时的波长误差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无缝光谱观测中利用恒星视向速度矫正天测精度的方法。此方法可以利用无缝光谱图像中的恒星光谱来减少同一天区测光图像因为拼接、叠加等导致的天体位置误差。本发明通过监测无缝光谱的波长是否与已知波长一致来判断拼接的摄影图像测量是否精确，可以通过无缝光谱的波长与已知波长的差异来修改拼接的摄影图像的畸变，使得摄影图像测量更加准确。
本发明利用恒星无缝光谱的波长信息来对天体位置进行约束，减小由于多幅图像拼接、合并导致的天体位置的误差，这对巡天项目来说非常有意义。
本发明的技术方案为：
一种无缝光谱观测中利用恒星视向速度矫正天测精度的方法，其步骤包括：
1）对每一幅待处理的无缝光谱图像，获取该无缝光谱图像对应的测光图像；
2）从该测光图像中识别出天体目标并计算其在天球上的坐标位置；
3）通过每一所述天体目标在测光图像中的位置计算出其光谱在该无缝光谱图像中的位置和对应波长；
4）从该无缝光谱图像中抽离出每一所述天体目标的光谱，形成对应天体目标的一维光谱图；
5）通过每一所述天体目标在天球上的位置信息，寻找对应天体目标在其他巡天资料中的视向速度；
6）利用所述天体目标的一维光谱图中信噪比大于设定阈值的恒星光谱，测量所述天体目标的视向速度；
7）同一所述天体目标在步骤5）、6）所得的视向速度的差异，计算所述测光图像中对应天体目标的位置偏置量；
8）各所述天体目标的位置偏置量对对应天体目标在该测光图像上的位置进行矫正。
进一步的，利用抽谱方法从该无缝光谱图像中抽离出每一所述天体目标的光谱。
进一步的，所述其他巡天资料包括来自LAMOST发布的恒星光谱库和其他巡天光谱库。
进一步的，步骤6）中，通过发射线、吸收线的多普勒效应，测量所述天体目标的视向速度。
本发明的优点如下：
本发明会减小由于多幅图像拼接、合并等导致的天测误差，有效的提高天体位置精度。
附图说明
图1为空间望远镜CSST结构图。
图2为星象测光图像与对应的无缝光谱图像；
（a）测光图像，（b）无缝光谱图像。
图3为无缝光谱图（下标为像素序号）。
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在望远镜巡天的过程中，特别是太空望远镜，拍摄无缝光谱图像是一个获取天体光谱的重要方法。无缝光谱图像是把拍摄区域中所有位置的光都色散并获取得到的图像。图2（a）是一个测光图像，图2（b）是此天区对应的无缝光谱图像。图2（a）中每一个天体的光都经过色散在图2（b）图像中形成了对应的一条光谱。其中图2（a）图像中天体在图像中的相对位置与图2（b）图像中对应光谱所在的图像位置是有固定关系的。本方法就是利用这个固定的关系，来反向减少测光图像中天体位置误差，提高精度的方法。
本方法通过抽出来的光谱，通过恒星吸收线或者发射线，可以获得恒星的视向速度。视向速度反映了天体相对地球的相对运动，通过多普勒效应使光谱能量偏离其应在的波长位置。视向速度越大偏离的越多。而相当多的恒星我们通过其他巡天项目（如我国的LAMOST望远镜，美国的SDSS望远镜等），已经测量过其精确的视向速度的大小。本发明是通过对比恒星无缝光谱的视向速度与此恒星来自其他望远镜测量出的视向速度的差异，来判断测光图像中恒星位置是否准确。通过多颗恒星的对比，本发明可以对整个测光图像中天体的位置做统计上的修正。LAMOST恒星的视向速度测量精度在1公里每小时，这个精度完全可以满足定标需求。目前LAMOST观测了近2000万的目标，为本发明提供足够的资源。
在测光图像中，本发明可以得到两个信息：1、可以通过SExtractor等软件在图像中提取天体目标在图像中的位置；2、通过天体在图像中的位置，可以计算此天体在天球上的坐标信息（即银经银纬ra，dec等）。通过图像中的位置，可以在无缝光谱图像中抽取其对应的无缝光谱。无缝光谱图如图3所示。通过天球坐标信息，可以获得其他望远镜观测此天体目标的信息，比如其他望远镜测量此目标的视向速度、天体类型等。
利用本方法的抽谱流程如图4所示，具体步骤如下：
1、对每一幅无缝光谱图像，找到对应的测光图像；
2、在该测光图像中识别天体目标，可利用SExtractor等软件提取目标位置等信息，并计算每个目标在天球上的位置，如银经银纬（ra, dec）；
3、通过所述天体目标在测光图像中的位置计算出其光谱在该无缝光谱图像中的位置和对应波长。计算的方法是无缝光谱硬件所提供；
4、利用抽谱方法，把每一所述天体目标的光谱从该无缝光谱图像中抽离出来，形成对应天体目标的1维光谱图；
5、通过天体目标在天球的坐标信息，寻找对应天体目标在其他巡天中的资料，比如LAMOST发布的恒星光谱库，交叉出可用的视向速度；即获得各天体目标（恒星）通过其他望远镜测量的视向速度；
6、对此1维光谱图像中的信噪比大于设定阈值的恒星目标光谱测量视向速度。测量方法为通过发射线、吸收线的多普勒效应，即线心波长会随着恒星的移动偏离其本征波长，利用偏离量可以计算其视向速度；通过步骤5/6可以获得同一天体目标的两个不同来源的视向速度，对它们进行比较； 其他来源的视向速度精度比较高，可以用来矫正无缝光谱的速度；
7、通过统计测量的视向速度与来自其他巡天的视向速度的差异，计算测光图像中天体位置偏置量。由于无缝光谱的波长是通过天体在图像中的位置计算得到，视向速度的差异，等同于波长的差异，那么我们统计出了波长的差异后，可以利用这个差异来修正天体目标在测光图像中的位置；
8、把上面的目标位置偏置量应用在步骤2得到的目标位置信息上，重新得到天体目标在测光图像中的新位置；
9、通过迭代上面新增的步骤2-8，可以有效的提高天体位置精度。
尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种无缝光谱观测中利用恒星视向速度矫正天测精度的方法，其步骤包括：
1）对每一幅待处理的无缝光谱图像，获取该无缝光谱图像对应的测光图像；
2）从该测光图像中识别出天体目标并计算其在天球上的坐标位置；
3）通过每一所述天体目标在测光图像中的位置计算出其光谱在该无缝光谱图像中的位置和对应波长；
4）从该无缝光谱图像中抽离出每一所述天体目标的光谱，形成对应天体目标的一维光谱图；
5）通过每一所述天体目标在天球上的位置信息，寻找对应天体目标在其他巡天资料中的视向速度；
6）利用所述天体目标的一维光谱图中信噪比大于设定阈值的恒星光谱，测量所述天体目标的视向速度；
7）通过同一所述天体目标在步骤5）、6）所得的视向速度的差异，计算所述测光图像中对应天体目标的位置偏置量；
8）利用各所述天体目标的位置偏置量对对应天体目标在该测光图像上的位置进行矫正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用抽谱方法从该无缝光谱图像中抽离出每一所述天体目标的光谱。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述其他巡天资料包括来自LAMOST发布的恒星光谱库和其他巡天光谱库。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，步骤6）中，通过发射线、吸收线的多普勒效应，测量所述天体目标的视向速度。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117390900B (zh) * 2023-12-13 2024-03-08 中国科学院国家天文台 无缝光谱成像的仿真方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535247C1 (ru) * 2013-06-19 2014-12-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство измерения угловых координат звезд
CN113325483A (zh) * 2021-04-23 2021-08-31 上海卫星工程研究所 一种天基多模式系外类地行星综合探测方法及系统
CN114546550A (zh) * 2022-01-24 2022-05-27 太原科技大学 一种面向天体光谱数据的自动可视化分析方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004057855A1 (de) * 2004-11-30 2006-06-08 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Erkennung von heißen Zielen am Erdboden

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535247C1 (ru) * 2013-06-19 2014-12-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство измерения угловых координат звезд
CN113325483A (zh) * 2021-04-23 2021-08-31 上海卫星工程研究所 一种天基多模式系外类地行星综合探测方法及系统
CN114546550A (zh) * 2022-01-24 2022-05-27 太原科技大学 一种面向天体光谱数据的自动可视化分析方法及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种抗噪声的M型星视向速度测量方法;衣振萍等;光谱学与光谱分析;第37卷(第8期);全文 *
云南天文台1m望远镜暗天体分光仪和照相机;岑学奋, 钱铜铃;云南天文台台刊(第04期);全文 *
深空组合导航中天文测速观测研究;宁宗军;李东;戴煜;;深空探测学报;第3卷(第03期);全文 *

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