太阳X-EUV成像望远镜的系统响应分析及图像数据处理

论文摘要

为了满足国内空间天气目标监测需求,中科院空间中心正在积极研制太阳X-EUV成像望远镜,该仪器是一种新型的太阳风暴预警监测设备,成像资料专门服务于空间天气预报研究。本文主要针对这台望远镜的地面测试和数据分析需要,设计了一套界面友好,易于使用,满足望远镜数据实时分析和多功能数据显示的软件。通过该软件能够方便、快捷实现望远镜的系统响应分析、图像数据分析和图像优化处理。在响应分析方面,该软件可以针对不同的太阳活动现象,选择不同厚度及材料的入射窗,过滤片,及入射方式等。论文计算了不同情况下CCD单位像元上单位时间获得的电子数,并对望远镜的工作波段通过图形显示的方式快速确定,论文还讨论了日冕等离子体温度反演的物理方法和具体实现。在图像数据分析方面,通过软件能够直接读取原始数据,将CCD上的信号直接显示在电脑屏幕上,并方便实现对数据的多维显示、分析和统计处理。为了满足望远镜的空间适应性,CCD所获取的图像便会受到其结构调制形成的噪声干扰。论文分析了滤除噪声的物理方法,对太阳X-EUV成像望远镜所获取的图像进行了滤噪处理。并能对图像数据实现伪彩色显示,满足数据分析时直观的可视化需要。这套软件在望远镜的研制、调试过程中发挥了非常重要的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景、意义及国内外现状
• 1.2 本论文主要研究内容
• 第二章 太阳 X-EUV 成像望远镜的系统响应分析
• 2.1 太阳X-EUV 成像望远镜的结构
• 2.2 太阳X-EUV 成像望远镜的系统响应分析及等离子体温度反演
• 2.2.1 系统响应的原理分析
• 2.2.2 等离子体温度反演的物理方法与计算
• 2.3 系统响应可视化软件设计
• 2.4 针对仪器具体设计的分析（含在轨控制预案）
• 2.4.1 九种不同太阳活动现象的辐射分析
• 2.4.2 入射窗材料分析及模拟计算
• 2.4.3 镜面反射
• 2.4.4 不同过滤片的有效工作波段
• 2.4.5 等离子体温度反演
• 2.5 小结
• 第三章 太阳 X-EUV 成像望远镜的数据处理
• 3.1 数据来源及格式
• 3.2 软件设计及主要功能
• 3.3 针对需求的具体实现方法及应用效果
• 3.3.1 数据获取方法及程序实现
• 3.3.2 两幅相似图像的比较
• 3.3.3 伪彩色处理
• 3.3.4 波段截取
• 3.3.5 数据分析
• 3.4 小结
• 第四章 太阳 X-EUV 成像望远镜的图像滤噪处理
• 4.1 噪声来源
• 4.2 滤噪原理分析
• 4.2.1 原始图像分析
• 4.2.2 二维离散傅立叶变换的原理及其物理思想
• 4.3 图像滤噪过程
• 4.3.1 对图像进行中心变换和二维离散傅立叶变换
• 4.3.2 设计滤波器函数
• 4.3.3 频率域滤波
• 4.3.4 图像复原
• 4.4 小结
• 第五章 灰度图像的伪彩色处理
• 5.1 图像伪彩色处理的意义
• 5.2 伪彩色处理原理和常用方法
• 5.3 伪彩色处理程序设计
• 5.4 伪彩色处理的效果
• 5.5 小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 硕士在学期间发表论文