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斑点成像 编辑词条词条保护

词条创建者 青木雪松

斑点成像

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斑点成像是一种高分辨率的天体,通常使用移位加法(又名图像叠加)或散斑干涉术。这是指成像技术的术语。这项技术大大提高了地面天文望远镜的分辨率。

斑点成像原理

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该技术的原理是通过非常短的时间对目标天体进行曝光成像,并且消除了由于大气波动而导致的观察过程。使用这项技术已经取得了许多发现,例如发现了数千只双星,它们只能用具有相同孔径的望远镜看到,只能看作是一颗单星,并且是首次对恒星类太阳黑子现象进行成像。包括在内。这些技术今天仍然被广泛使用,并且通常特别用于拍摄相对明亮的目标。

从理论上讲,由于Fraunhofer衍射,望远镜的分辨率极限是主镜孔径的函数。这导致遥远的天体影像传播到称为Airy圆盘的小斑点。一组小于此限制的天体将显示为单个天体。大口径望远镜可以使艾里斑变小,因此大口径望远镜不仅可以从具有大主镜的黑暗天体收集更多的光,而且还可以对小天体成像。

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在另一方面,当拍摄微弱的对象是赤道与自动跟踪机构,例如,有必要进行长时间曝光,同时跟踪在一段长期的天体,时间,空气的随机性质由于成像表面上Airy盘的随机模糊现象,这导致Airy盘上的单个点被拍摄为比Airy盘大得多的点(可见)。因此,分辨率显着降低。通常情况下,大口径主镜的实际分辨率极限(应该足够小于机械极限)是播种参数0(对于长时间曝光,主镜的直径为即使大于此值,也将与直径等于极限直径的主镜的分辨率相同(由于视线无法提高分辨率),但是在足够好的条件下使用直径20 cm的主镜时就是这种情况。它仅等效于。多年来,望远镜的性能一直受到这种现象的限制,直到斑点干涉法和自适应光学器件的引入为消除这种局限性提供了一种途径。

散斑成像使用图像处理技术来重建原始图像。这项技术的核心,美国是一个天文学家大卫·L·弗里德(:恩戴维·L·弗里德 1966年发现的)。这是,由于可以看作是基本上空气不动“冰”,意在拍摄在很短的曝光 。 对于红外图像,曝光时间约为100毫秒,但是在可见光区域,可以将其减少到约10毫秒。对于这种或更短时间尺度的图像,大气运动太慢而不会导致分辨率降低现象,因此记录为图像的斑点(斑点)是透视大气的结果。瞬间的快照。

换句话说,在长时间曝光期间由于观察而导致的天体分辨率的原因不是由于天体图像的瞬时模糊,而是由于成像表面上的天体图像随时间随机移动。有。因此,原则上,如果进行短时间曝光,则应当消除由于视觉而引起的模糊,但是当暗物体短时间曝光时,需要成像面上的一个像素(或者一个用于照相版的感光晶体)。由于可以捕获一个或零个光子,因此该对象被掩埋在一张图像中的噪声中(这就是为什么必须进行长时间曝光的原因)。因此,如果准备许多短曝光图像并进行合成,以使相关性在轻微移动位置的同时增大,则与其代替长时间曝光捕获许多光子(今天当然是计算机图像处理)但是,原则上,它可以手动完成),并且噪声应通过其统计性质来抵消,从而导致该点接近仅具有天体的通风盘的大小。

但是,如果天体太暗,则即使捕获相关分析也可能仅捕获难以捕获的光。1970年代初期,这种技术的使用是通过照相技术在有限的规模上进行的,但是照相胶卷只能捕获7%的入射光,因此只能看到**亮的天体。以这种方式处理。但是,引入能够将超过70%的入射光捕获到天文学中的CCD图像传感器,在实际应用中大大降低了条形物的高度,并且该技术现已用于明亮的天文物体(例如,恒星和恒星系统)。相反,它被广泛使用。

各种散斑成像具有重复名称的事实很大程度上是由于业余天文学家已经改造了现有的散斑成像技术并使用了新的名称。

**近,已经开发了该技术在工业领域中的应用。这是通过用激光(其光滑的波前非常接近来自遥远恒星的光)照射物体的表面并处理所产生的斑点图案而造成的,从而导致材料缺陷。可以获得的详细图像。

斑点成像类型

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基于Shift和Add方法的技术

在一种称为移位加法(也称为“图像堆叠法”)的技术中,多个短曝光图像以**亮斑点的顺序排列,并取平均以生成单个输出图像。幸运成像选择了一些**佳的短曝光图像。初始换档和add方法,作为一个整体Strehl比为(Strehl比)被**小化,根据图像的重心,以放置图像叠加。

基于斑点干涉法的技术

在1970年,法国天文学家安托Labeyrie是散斑图案傅里叶分析比(光斑干涉),表明有可能获得关于高分辨率天文的结构的信息 [3] 。在1980年代,人们开发了通过干涉法从这些斑点图案重建图像的技术。

斑点干涉法的另一种现代类型称为斑点掩膜,从短曝光图像中将其称为双光谱或封闭阶段可以计算平均双谱并将其转换为图像。当使用光圈罩时,这种方法特别有效。在这种光圈掩模装置中,望远镜的光圈被阻挡,除了一些光线穿过的孔以外,从而形成了一个小的光学干涉仪。在这种状态下的分辨率比望远镜的正常状态更好。卡文迪什实验室天体物理学部门此孔眼掩模技术是的先驱 

该技术的局限性之一是它需要对图像进行大量的计算机处理,这在首次开发该技术时很难克服。**普遍,**想的通用数据新星(1969年的16位微型计算机太缓慢),不得不被挤压适用于重要的天文数字。由于计算机能力的提高,该限制在**近几年消失了,如今台式计算机具有足够的能力来使此过程不足。

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