LAMOST光纖光譜圖像中宇宙射線的檢測和修復(fù).pdf

1、大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜望遠(yuǎn)鏡（Large Sky Area Multi-Object FiberSpectroscopy Telescope）簡稱為LAMOST。它是我國在國家天文臺興隆觀測站建立的一種大型光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡。作為目前世界上光譜獲取效率最高的光纖光譜望遠(yuǎn)鏡，LAMOST 既是我國天文學(xué)發(fā)展歷史上的一個里程碑，也必將促進(jìn)我國天文學(xué)在未來的長足發(fā)展。
　　 從本質(zhì)而言，LAMOST 也可以看成是一套復(fù)雜的成像系統(tǒng)，

2、因此諸多的圖像處理方面算法可以應(yīng)用于其拍攝的二維光纖光譜圖像處理。天文觀測時所遇到的各種問題，都可以通過后期的圖像處理來去除。本文所關(guān)注的就是在拍攝二維光纖光譜圖像時所不可避免的宇宙射線干擾問題。
　　 本文調(diào)研了LAMOST的建設(shè)背景、觀測模型以及數(shù)據(jù)處理流程。在后續(xù)的內(nèi)容中，本文將重心放在對二維光纖光譜圖像中一種特別的干擾——宇宙射線的處理上。首先對二維光纖光譜和宇宙射線的特性做了詳細(xì)的分析，并提出了一種基于模板匹配的宇宙射

3、線去除和修復(fù)算法。并在此基礎(chǔ)上，提出利用基于GPU的通用計(jì)算編程方法來加速算法的處理速度，同時引入徑向基函數(shù)（RBF）插值算法來改良圖像的修復(fù)效果。本文主要做了以下幾方面的工作：
　　 1.在概述二維光纖光譜圖像特征的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了宇宙射線的成因和在圖像中的表現(xiàn)形式。根據(jù)它們在輪廓特征上的不同，提出了逆向解決問題的新思路，即從正常的光譜入手，根據(jù)正常光譜的特征先確定哪些像素是屬于正常光譜的，然后類似排除法地篩選出被宇宙射線污

4、染的像素點(diǎn)。
　　 2.介紹了模板匹配的原理和基本步驟。并以此為基礎(chǔ)，針對LAMOST 拍攝所得的二維光纖光譜圖像的特殊情況，對原有基本算法做了部分的修改。利用改良后的模板匹配算法，實(shí)現(xiàn)了之前提出的逆向檢測算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了其優(yōu)異的檢測性能。
　　 3.在原有的算法基礎(chǔ)上，引入現(xiàn)今流行的基于GPU的通用計(jì)算的概念。通過GPU 來進(jìn)行匹配運(yùn)算，克服了模板匹配耗時較長的弊病。對比實(shí)驗(yàn)展示了GPU強(qiáng)大的計(jì)算能力，并驗(yàn)證了改進(jìn)