圖像模擬在天文學研究中已經(jīng)發(fā)揮越來越重要的作用,其重要性主要表現(xiàn)在以下幾方面:通過模擬可以為準備研制的天文觀測設備評估提供重要的依據(jù);通過對模擬數(shù)據(jù)的處理可以驗證數(shù)據(jù)處理的算法。對圖像模擬的整個過程進行描述,并在計算上對圖像模擬的局部方法進行優(yōu)化,使模擬結果能夠高效準確的生成。主要工作包含以下幾方面:對天體形態(tài)的模擬,包括點源（如恒星）和展源（星系）,這里主要對展源建模;模擬觀測條件,主要是儀器和天光背景等產(chǎn)生的噪聲;模擬點擴散函數(shù);從計算和程序的方法對計算流程進行優(yōu)化;對結果進行分析。采用的數(shù)據(jù)是哈勃超深空場（HUDF） ACS WFC i（F775）波段的數(shù)據(jù),其極限星等達到29等。通過對模擬結果的分析,可以看出該方法能夠快速并且較為準確地對星系圖像進行模擬。 

【文章來源】：天文研究與技術. 2019,16(01)CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

CoeD．等提供的數(shù)據(jù)與Bechwith的數(shù)據(jù)天體亮度對比Fig.2ABmagnitudecomparisonbetweenCoeetal．catalogandBechwithetal．catalog

凳???Beckwith提供了一份更加準確的數(shù)據(jù)，不過在該數(shù)據(jù)中對于天體彌散程度的描述只給出了高斯參數(shù)，但是其位置和亮度更加準確。事實上，文［6］的數(shù)據(jù)也給出了一些與Bechwith數(shù)據(jù)的對比，例如，前者的數(shù)據(jù)給出了中心位置與Bechwith的對比，本文對兩個數(shù)據(jù)做了更詳細的對比。圖2是對兩份數(shù)據(jù)提取天體亮度的對比，藍色線為文［6］數(shù)據(jù)天體亮度的統(tǒng)計，紅色線為Bechwith的數(shù)據(jù)天體亮度的統(tǒng)計。從圖2可以看出，兩份數(shù)據(jù)的亮度存在一定偏差，文［6］的數(shù)據(jù)天體亮度要比實際偏大。圖3是對兩個樣本有效半徑的對比結果，橫坐標是提取天體的亮度信息，縱坐標是Benchwich的數(shù)據(jù)中天體的有效半徑與文［6］的數(shù)據(jù)中相應的天體有效半徑之差。從圖3可以看出，差值絕大部分集中在0值附近，但是文［6］的數(shù)據(jù)有部分半徑偏大。圖2CoeD．等提供的數(shù)據(jù)與Bechwith的數(shù)據(jù)天體亮度對比Fig.2ABmagnitudecomparisonbetweenCoeetal．catalogandBechwithetal．catalog圖3兩種參考樣本提取天體有效半徑的對比Fig.3EffectiveRadiuscomparisonbetweenCoeetal．catalogandBechwithetal．catalog綜合上述對樣本的對比，利用文［6］的數(shù)據(jù)模擬的圖像與真實圖像存在亮度偏差，另外，對于天體的大小也有部分天體與真實圖像存在一定差別。從這一點，也可以解釋后面章節(jié)中實驗結果圖4的模擬結果存在一些比原圖大的天體的現(xiàn)象。2.2模擬結果及分析圖4展示了模擬的結果，圖4(a)是模擬圖像，圖4(b)是經(jīng)過MultiDrizzle程序處理后的ACSF775波段的圖像。由于原圖在空間存在一定角度，并且4個角上沒有目標信息，所以本文用到的數(shù)據(jù)和圖像是對原

tor對天體進行提取的參數(shù)也存在一定差異。圖7是對模擬圖像提取的天體亮度與參考數(shù)據(jù)的天體亮度進行對比，對比的方法同圖6(a)，通過亮度之差隨天體亮度的分布進行分析。圖中，橫坐標是亮度，縱坐標是參考數(shù)據(jù)中天體的亮度與相應的模擬數(shù)據(jù)中提取的天體亮度之差。統(tǒng)計的樣本依然是亮度小于29等天體。從圖7可以看出，這一亮度差值大部分分布在0軸上下，偏差絕大多數(shù)集中在0.5以下。從圖7還可以看出一個規(guī)律，對于亮度越大的天體，模擬后再提取，其亮度值越準確。圖5提取天體數(shù)目統(tǒng)計對比Fig.5ExtractedGalaxiesfromSimulationImagevs．HUDFcatalog圖6模擬圖像所提取天體的有效半徑分析圖Fig.6AnalysisofEffectiveRadiusforGalaxiesfromSimulationImage2.3性能分析本文中圖像模擬軟件以及統(tǒng)計的數(shù)據(jù)生成都是用JAVA程序開發(fā)。在天文中用JAVA開發(fā)的程序較少，本文之所以選擇JAVA程序開發(fā)主要因為JAVA程序存在以下優(yōu)勢:(1)JAVA去掉了指針，有自動的垃圾回收機制，這樣減小了編寫程序時由于內(nèi)存泄露出現(xiàn)的問題，因此，能夠?qū)⒏嗟臅r間用在算法的編寫上;(2)JAVA程序是面向?qū)ο蟮木幊�，在程序的可讀性上要好于C程序。(3)JAVA支持并行計算，且編寫簡單，對于本程序的并行計算有很大的幫助。另外，本文的程序運行在Linux系統(tǒng)下，硬件配置CPU為Intelcorei54核3.1GHz，內(nèi)存為16GB，在程序運行時，4核全部使用，計算天圖7模擬圖像中提取天體亮度分析圖Fig.7MagnitudeanalysisforGalaxiesfromSimulationImage28


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