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《上海应用技术大学》 2016年
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基于图像处理技术的活动星系核结构变化分析

崔玉竹  
【摘要】:活动星系核(AGN,active galactic nucleus),也就是活跃星系的核心。活动星系的辐射信息除了来自恒星的热辐射外,还有来自星系核心致密区域的大量非热辐射,其射电连续谱的辐射涵盖了从低频波段的射电波段到高能射线的X射线,甚至伽玛射线波段。活动星系核的强烈亮度变化往往伴随着结构的变化,甚长基线干涉测量(VLBI, Very long baseline interferometry)是分辨率最高的天文成像技术。在射电天文里,天文学家常用的专用图像处理软件是DIFMAP,但是它的处理过程繁琐、需要大量的人工干预。因此,为了应对将来海量数据的分析处理,必须提高程序的自动化程度,减少在图像处理过程中人为的过多干预,从而提高处理数据的效率。本篇论文中我们将介绍一个改进的VLBI图像分析软件AutoFit,该软件用MATLAB和Python编写,实现了射电源检测与模型拟合的自动化操作,与DIFMAP相比,图像处理结果和DIFMAP基本一致,但是在平台兼容性、扩展性、可移植性等方面都比DIFMAP有大幅度提高,由于AutoFit采用了先进的全局最优化分析方法,因此更适合分析包含大量天体的图像数据,而且AutoFit具有丰富的扩展功能,方便天文学家深入开展研究工作。在后续的工作中,将优化GUI界面,并考虑使用GPU加速程序运行。
【关键词】:活动星系核 VLBI 射电天文 天文图像处理 AutoFit DIFMAP
【学位授予单位】:上海应用技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P157.6;TP391.41
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 第1章 绪论9-16
  • 1.1 引言9-10
  • 1.2 射电天文观测及发展10-12
  • 1.3 数字图像处理的研究及发展12-15
  • 1.3.1 在天文上的应用13-15
  • 1.4 本章小结15-16
  • 第2章 数字图像处理和模式识别16-30
  • 2.1 基本概念16-17
  • 2.2 相关算法17-28
  • 2.2.1 牛顿法18-20
  • 2.2.2 梯度下降法20-24
  • 2.2.3 最小二乘算法24-25
  • 2.2.4 LM算法25-28
  • 2.3 本章小结28-30
  • 第3章 传统的天文数据处理方法DIFMAP30-38
  • 3.1 DIFMAP图像处理软件介绍30-31
  • 3.2 基本命令介绍31-37
  • 3.2.1 数据读取命令OBSERVE31
  • 3.2.2 查看可见度数据RADPLOT31-32
  • 3.2.3 查看天线观测点TPLOT32
  • 3.2.4 查看UV覆盖情况UVPLT32-33
  • 3.2.5 CLEAN算法原理33-34
  • 3.2.6 MODELFIT模型拟合的算法34-35
  • 3.2.7 DIFMAP处理结果35-37
  • 3.3 本章小结37-38
  • 第4章 基于图像处理的自动模型拟合处理方法AutoFit38-58
  • 4.1 MATLAB编程的特点38-39
  • 4.2 自动拟合软件的编程流程和构架39-49
  • 4.3 算法介绍49-52
  • 4.3.1 最小二乘误差49
  • 4.3.2 快速搜索—LM算法49-50
  • 4.3.3 高斯成分初始化50-51
  • 4.3.4 参数说明51-52
  • 4.3.5 源文件说明52
  • 4.4 DIFMAP和MATLAB处理结果对比52-57
  • 4.5 本章小结57-58
  • 第5章 AutoFit在天文图像处理中的应用58-63
  • 5.1 高能辐射伽玛射线源0202+149的射电结构研究58-62
  • 5.2 本章小结62-63
  • 第6章 结论和展望63-64
  • 参考文献64-69
  • 致谢69-72
  • 附录一 作者在研究生期间完成的论文72-73
  • 附录二 观测申请统计表73

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