月基光学望远镜科学数据处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种月基光学望远镜科学数据处理方法，其包括：步骤101：对月基光学望远镜科学数据进行实时分幅处理；步骤102：针对分幅得到的每帧图像进行过扫描改正；步骤103：对进行过扫描改正后的每帧图像进行杂散光改正；步骤104：对杂散光改正后的每帧图像进行平场改正。本发明提出的上述方法对实时下传的探测器数据进行预处理，经过排序、选优、仪器效应改正等处理，生成不同级别的数据产品，为开展后续科学研究提供数据支持。
【专利说明】月基光学望远镜科学数据处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于月基光学望远镜（简称MUVT)科学数据处理的方法，可实现对月基 光学望远镜科学数据产品的生产，作为月基极紫外波段天文观测的科学研究基础。
【背景技术】
[0002] 嫦娥三号着陆器上携带有月基光学望远镜，月基光学望远镜可充分利用月球没有 大气干扰且自转缓慢的优势，用于研究太阳系外行星系统、星震和活动星系核，属国际上首 次开展月基光学天文观测。月基光学望远镜已经开展了一系列的科学探测活动，包括：仪器 定标、轴系观测、巡天观测、定点观测等。月基光学望远镜的主要科学目标是在近紫外波段， 对各种天文变源的亮度变化行为进行长时间的连续监测；选区巡天观测。为了支持后续基 础科学研究和应用，需要对下传的探测数据进行预处理并生成不同级别的数据产品。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提出了一种月基光学望远镜科学数据处理方法，其包括：
[0004] 步骤101 :对月基光学望远镜科学数据进行实时分幅处理；
[0005] 步骤102 :针对分幅得到的每帧图像进行过扫描改正；
[0006] 步骤103 :对进行过扫描改正后的每帧图像进行杂散光改正；
[0007] 步骤104 :对杂散光改正后的每帧图像进行平场改正。
[0008] 本发明的上述方法为针对月基光学望远镜的科学数据的处理方法：对实时下传的 探测器数据进行预处理，经过排序、选优、仪器效应改正等处理，生成不同级别的数据产品， 为开展后续科学研究提供数据支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明中月基光学望远镜科学数据处理方法的流程图。
【具体实施方式】
[0010] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0011] 图1示出了本发明提供的一种月基光学望远镜科学数据处理方法的流程图。如图 1所示，该方法包括：
[0012] 步骤101 :对图像数据进行实时分幅处理；
[0013] 处理的对象为：定点观测图像，巡天观测图像，轴系定标图像和流量定标图像；
[0014] 对图像数据做分幅处理，每幅图像（即单次曝光成像获得的图像数据帧）分割为 一个文件；对于本底场，暗场和平场图像只做图像分割，不做其他处理；
[0015] 步骤101具体包括以下几个步骤：
[0016] 步骤1011 :依据图像数据的行同步和行计数，对不压缩整幅图像数据进行图像行 同步和行排序；其中，所述图像数据类型包括不压缩整幅图像、压缩整幅图像、压缩窗口图 像和不压缩窗口图像等；
[0017] 步骤1012 :进行图像帧同步，判断整幅图像数据帧中的图像数据的完整性，剔除 不完整的图像数据，剔除的图像数据连同帧头信息写入文件进行存储，存储为二进制非ros 格式，文件名中的数据产品类型字段为inv，表示为无效数据，同时不完整图像数据的情况 需记录到处理报告；
[0018] 步骤1013 :保持图像数据帧头不变，将图像数据中的行同步和行计数列删除；
[0019] 步骤1014 :将图像数据按时间进行分割，根据每幅图像的载荷电控箱帧头中的单 帧曝光开始时间，每个地球日（即每个探测周期）生成一个文件；
[0020] 该步骤中，单帧曝光开始时间的格式为：前四个字节为秒，后两个字节为毫秒。
[0021] 步骤1015 :图像帧排序去重复，排序原则：时间码优先排序，如果时间码相同，按 帧计数排序，出现不连续情况需记录到处理报告；
[0022] 步骤1016 :将图像帧按PDS格式组织成PDS数据文件，具体H)S的数据格式见下 表1 :
[0023] 表1 MUVT 1级产品数据格式
[0024]
【权利要求】
1. 一种月基光学望远镜科学数据处理方法，其包括： 步骤101 :对月基光学望远镜科学数据进行实时分幅处理； 步骤102 :针对分幅得到的每帧图像进行过扫描改正； 步骤103 :对进行过扫描改正后的每帧图像进行杂散光改正； 步骤104 :对杂散光改正后的每帧图像进行平场改正。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，步骤101具体包括： 步骤1011 :依据图像数据的行同步和行计数，对不压缩整幅图像数据进行图像行同步 和行排序； 步骤1012 :进行图像帧同步，判断整幅图像数据帧中的图像数据的完整性，剔除不完 整的图像数据； 步骤1013 :保持图像数据帧头不变，将图像数据中的行同步和行计数列删除； 步骤1014 :将图像数据按时间进行分割，根据每幅图像的单帧曝光开始时间，每个地 球日生成一个文件； 步骤1015 :对于生成的每一个文件，进行图像帧排序去重复； 步骤1016 :将图像帧按PDS格式组织成PDS数据文件。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，所述PDS数据文件包括PDS标签、多帧图像的帧头 信息以及对应的多帧图像的图像数据。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，每帧图像包括过扫描区域和有效象元区域，步骤 102中利用过扫描区域中的数据对有效象元区域的数据进行过扫描改正，具体包括： 步骤1021:将过扫描区域中的数据〇verScan[i，j]以行为单位合并，合并方法为取平 均值，得到1XN的过扫描合并数据矩阵mean_〇ver[j]，其中，i、j的取值范围是过扫描区域 所在列数和行数； 步骤1022 :将所述过扫描合并数据矩阵进行最小二乘法多项式拟合，拟合所述过扫描 合并数据矩阵中每行元素值随行数的变化曲线，拟合的阶数1阶； 步骤1023 :根据拟合得到的所述变化曲线计算每行对应的第一过扫描拟合值； 步骤1024 :利用所计算得到的每行对应的第一过扫描拟合值计算参与拟合的每个元 素的残差及标准偏差，将残差的绝对值大于3倍标准偏差的元素剔除； 步骤1025 :对剩下的元素在此进行最小二乘法多项式拟合，并根据拟合曲线得到每行 对应的第二过扫描拟合值； 步骤1026 :将有效象元区中所有各象元的值减去对应行的第二过扫描拟合值，得到过 扫描改正后的图像。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，步骤103具体包括： 步骤1031 :将进行了过扫描改正的图像帧按照任务及转台指向进行分组； 步骤1032 :针对每一帧图像生成一幅杂散光图像； 步骤1033 :对每一帧图像进行杂散光改正。
6. 如权利要求5所述的方法，其中，步骤1031中，所述任务包括：巡天任务、定点观测 任务、轴系定标任务、流量定标任务。
7. 如权利要求5所述的方法，其中，步骤1032中采用如下的方法生成杂散光图像： 设每组图像包含η巾贞图像objk(i，j)，（k = 1，2，......，η)，objk(i，j)表示第k巾贞图像 中有效像元（i，j)处的ADU记数； 提取每巾贞图像特征值Valuek : value, = mediafiohik ./)x if α (^./)]Λ? = 48,......,1021； ./ = 25,......，（观） (Uj) 其中，Valuek表示第k巾贞图像的特征值;wk(i，j)为第k巾贞图像中（i，j)像元处的ADU 记数的权重： ..Λ fl' objkOJ) e Dkwk〇j) = 1 l〇，〇bjk(i,j)eDk 其中，Dk如下表示： Dk = (meank-3 X stddevk, meank+3 X stddevk), (k = 1,2, ......, n) 其中，"7撕?^ ^ o々人(V，.'/)，(A = 1，2,......，"）' j V /y' \()hj, (/, /) - mean, l2 slckkv, ij -'一.二/ -= 1,2,......, η) V Μ1- -\ 其中，meank为一组图像中第k帧图像的均值，stddevk为第k帧图像的方差，Μ为图像 数据中一行的有效象元数，i和j的取值范围为一帧图像中有效象元所在范围； 当构造第k幅图像的杂散光图像strayk时，将其余η-l幅图像的图像背景整体水平依 据特征值平移，得到背景整体水平平移后的η-l幅图像cobj^Oni 1，2,……，n，m尹k): cobjkm(i, j) = objm(i, j) + (valuek-valuem), (m = 1,2, ......，n, m 尹 k) 对构造出的n-1幅图像cobjta，（m = 1,2,......，n，m关k)，每一有效像元有对应由n_l 个记数，计算每一像元处的统计特征值： ADUk(i,j) = median[cobjkm(i; j)] (m = 1,2, m ^ k ) m _ ?、........ I/RN、2 , ADUk(i,j)…"… J) - ( :- j H : ( i，J - 1,2,, N) sj Vgain/ gain 其中增益值gain及读出噪声RN可以通过图像拍摄时的读出模式及增益档位用查表的 方式得知； 对每一像元定义一个区间 k(i, j) ^ (ADUk(i, j)-aX 〇k(i, j), ADUk(i, j)+aX 〇k(i, j))； 其中，a为可调参数； 根据统计特征值计算n-1幅图像cobjta，（m = 1，2，......，n，m尹k)中每一像元的权 重 w' ι? : fl，cobjkm(i,j)eD'k W kmU； ]) = ? lo, cobjkmaj)6D;k 根据n-ι幅图像cobjta，（m = 1,2，......，n，m尹k)构造第k幅图像的杂散光图像： strayk(i, j) = medianm[cobjkm(i, j) Xw' k(i, j) ] (k = 1，2, · · ·，n ;m = 1，2, · · ·，n ; m 尹 k) 〇
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述i和j的取值范围可以是将有效象元所在范围 内边缘部分的有效象元剔除后剩余有效象元所在范围。
【文档编号】G06T7/00GK104268858SQ201410471442
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】王芳, 温卫斌, 付强, 谭旭, 肖媛, 李海英, 王竞, 刘建军, 左维, 苏彦, 李春来 申请人:中国科学院国家天文台