日冕仪杂散光修正及应用研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 沙飞扬
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| 答辩日期 | 2024-07-01 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘煜 |
| 关键词 | 日冕 日冕仪 杂散光 散射 图像配准 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Research on correction and application of stray light in coronagraphs |
| 英文摘要 | 日冕是太阳大气的最外层，由稀薄、高度电离的高温等离子体组成。通常，日冕亮度只有太阳光球的百万分之一量级，导致它大部分时间都被淹没在日光中不可见。唯一的例外是在日全食期间，月球完全阻挡了来自光球层的光，使地球大气散射也由此变得很弱，有机会观测到日冕。日冕仪是一种用于在非日全食时期观测日冕的特殊望远镜。内掩式日冕仪在望远镜内部用掩体遮挡住太阳的像，并进行严格的杂散光抑制，才有机会在高海拔地区观测到日冕。日冕仪内部的杂散光可分为固定和可变两种，可变杂散光主要由物镜表面尘埃颗粒的散射引起，它会随着时间和环境洁净度的变化而变化，在日冕图像上覆盖一层可变的散射背景，不仅掩盖暗弱的日冕结构，更影响日冕图像的强度定标。虽然可以通过频繁清洁物镜来降低这一散射背景，但从长远角度看这会损伤超光滑抛光的物镜表面，引起额外的杂散光。 本工作是对尘埃杂散光的强度修正。基于丽江日冕仪设计了一套实验方案，获取物镜表面尘埃分布与其在日冕图像中产生的散射背景，建立经验模型描述二者关系，并根据该模型对含散射背景的日冕图像进行强度修正。此外，在数据处理过程中，为解决日冕图像之间的对齐问题，设计并实现了一种日冕图像配准算法。本工作不仅是日冕图像强度定标的重要步骤，也能确定日冕图像的日心坐标系，极大提高了数据的科学价值。 区别于前人对尘埃杂散光的理论模型，本工作首次通过实测数据得到散射背景与物镜尘埃之间的定量关系，并建立了两个经验模型。第一个双参数模型假设物镜表面尘埃均匀分布，导出了一个各向同性的散射背景，仅与日心距r和散射点 总强度I有关；第二个三参数模型考虑了散射点在物镜表面的角分布，利用图像的扇形分割统计得到散射点对各个方向散射背景的贡献，在模型中新增了散射背景方向角参数theta，能够模拟出各向异性的散射背景。利用模型模拟出一幅散射背景，并从原始日冕图像中扣除，实现了日冕图像的强度修正，对内日冕区域效果显著，修正精度大于90%。这有效提高了日冕数据质量，使得原本相对暗弱的日冕结构变得更加突出和清晰，有助于发现CME、喷流等日冕活动现象，更是日冕数据高精度定标的重要步骤，能为未来大型地基日冕仪的日冕磁场常规测量提供可靠数据。 为解决数据处理中的日冕图像对齐问题，结合统计相关与特征点匹配法将日冕图像与天基SDO/AIA标准图像配准。经过预处理、极坐标变换、分块相关、特征点提取、特征点匹配和仿射变换几个步骤后，将待配准图像更新，不断迭代上述步骤，最终完成了两图像的粗配准。该算法不仅适用于本实验数据，更能广泛应用于日冕设备中，同设备日冕图像配准后二者的Pearson相关系数达到0.999以上，不同设备之间的配准能够获取日心坐标系，实现多设备日冕数据的协同观测。 未来，我们将继续推进本研究工作，在更高海拔的稻城观测站开展日冕仪实验，以获取更精确的散射背景模型；将上述配准模型改进，增大不同设备之间的配准精度，精确获取日心坐标系。此外，我们也将致力于大口径日冕仪的研制，并基于中外合作开展太阳爆发活动、太阳磁场测量的相关研究。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28016]  |
| 专题 | 云南天文台_选址与日冕观测组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 沙飞扬. 日冕仪杂散光修正及应用研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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