Fips: an OpenGL based FITS viewer
FITS（Flexible Image Transport System）是一种通用的天文数据存储格式。它在20世纪80年代初首次标准化。尽管天文数据现在主要使用软件进行处理，但在设备或软件调试期间以及在观察时，人工视觉数据检查仍然很重要。我们提出Fips，一个跨平台的FITS文件查看器开源软件。据我们所知，这是第一次，图像绘制算法大多是在GPU（图形处理单元）上实现的。我们表明，它是可以实现一个完全功能的FITS查看器使用OpenGL接口。我们还强调了使用GPU进行高效图像处理的优势。
2019-01-29 astro-ph.IM
Towards high-resolution astronomical imaging
本文是最近一次关于“可见光和红外高分辨率成像的未来”会议的报告，回顾了天文学发展的驱动因素和可能提高性能的技术进步。列出的每个作者都贡献了自己的一部分。
2019-05-16 astro-ph.IM
Astronomical imaging Fourier spectroscopy at far-infrared wavelengths
本文介绍了远红外天文成像傅里叶变换光谱（FTS）的原理和实践。马赫-曾德尔干涉仪的设计已被广泛采用的当前和未来的成像FTS仪器，我们比较这种设计与其他两种常见的干涉仪格式。三个仪器的Mach-Zehnder设计的基础上的例子。利用Herschel SPIRE仪器获得的定标数据，讨论了从测量光谱中反演天体物理参数的技术。最后，本文以SPIRE FTS仪器获得的成像光谱为例。
2013-05-02 astro-ph.IM
Towards radio astronomical imaging using an arbitrary basis
Netherlands Institute for Radio Astronomy (ASTRON)（荷兰射电天文研究所（ASTRON））
新一代射电望远镜，如平方公里阵列（SKA），需要在计算机硬件和软件方面取得巨大进步，以便有效地处理大量产生的数据。在本文中，我们探索了一种新的宽视场成像方法。通过将由逆傅立叶变换执行的图像重建推广到任意变换，我们获得了巨大的新的可能性。特别是，我们概述了一种方法，可能允许获得的天空图像的大小P倍Q（最佳）O（PQ）的时间。这可能是未来望远镜向实时、宽视场天空成像方向迈出的一步。
2015-04-11 astro-ph.IM cs.CV
Optical amplification for astronomical imaging at higher resolution
海森堡的不确定原理告诉我们，不可能同时确定穿过望远镜孔径的光子的位置和它的动量。超分辨率成像技术依赖于对所观察到的样品的修改，或者依赖于纠缠光子。在天文学中，我们无法接近物体，但可以通过光学放大来提高分辨率。不幸的是，自发发射贡献噪声并且否定来自受激发射的可能增益。我们表明，它是可能的，以增加受激光子的重量，考虑光子统计，并观察分辨率的提高。最重要的是，我们展示了一种方法，可以适用于所有成像目的。
2021-03-24 astro-ph.IM quant-ph
A Method for Unmasking Incomplete Astronomical Signals: Application to CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies Project
光度测量以图像的形式提供了令人难以置信的大量天文信息。然而，天文图像通常包含人工制品，这些人工制品可以通过将强度歪曲或污染目录作为人造物体来严重阻碍科学分析。这些受影响的像素需要在任何数据减少管道中被屏蔽和处理。在本文中，我们提出了一个灵活的，迭代算法来恢复（揭露）天文图像的一些像素缺乏。利用野边山射电天文台45 m望远镜进行的CO-Multi-Line Imaging of Nearby Galeries（COMING）项目中的一些强度定标源图像，验证了该方法的应用。所提出的算法恢复伪影由于检测器的强度校准源图像中的错误。恢复的图像被用来校准调查中147个观测到的星系地图中的11个。测试表明，该算法可以恢复测量强度在1%以下的误差，即使是噪声图像（SNR = 2.4），尽管缺乏显着的一部分图像。我们提出的重建算法的制定，讨论其扩展到其他天文信号的可能性和局限性和COMING应用程序的结果。
2020-04-15 astro-ph.GA astro-ph.IM
The ERA2 facility: towards application of a fiber-based astronomical spectrograph for imaging spectroscopy in life sciences
天文仪器大多数时候都面临着灵敏度、稳定性、复杂性等方面的挑战性要求，因此导致高性能的发展，乍一看似乎只适合于望远镜的特定设计应用。然而，不排除它们在其他学科和其他应用中的有用性。ERA2设施是一个实验室演示器，基于高性能天文摄谱仪，旨在探索光纤耦合多通道光谱学在生命科学，材料科学和其他研究领域的空间分辨光谱学的创新潜力。
2012-07-17 astro-ph.IM physics.med-ph
Bayesian and Machine Learning Methods in the Big Data era for astronomical imaging
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列计划进行电子升级，将提供前所未有的深度和高分辨率观测。更宽的视野是可能的，随之而来的图像重建的成本。必须寻找和测试图像处理中常用应用的替代方案。先进的图像重建方法对于满足操作目的所需的数据要求至关重要。采用了天体统计学和天体信息学技术。有证据表明，这些应用于合成成像的跨学科研究领域满足了大数据的挑战，并有潜力在射电天文学和天体物理学中实现新的科学发现。
2022-10-04 astro-ph.IM
Gnuastro: Estimating the Zero Point Magnitude in Astronomical Imaging
本文介绍 Gnuastro 0.20 新增的 astscript-zeropoint 脚本，用于估算天文成像零点星等，支持图像或星表参考、并行处理，并具备良好可移植性与可复现性。
2023-12-07 astro-ph.IM
Astronomical Polarimetry with the RIT Polarization Imaging Camera
在过去的十年中，基于微偏振器阵列的成像偏振计已经被开发用于地面遥感和计量应用。基于微偏振器的传感器比具有类似光谱响应和快照能力的其他偏振计小得多，机械上更坚固。为了确定这些新的偏振仪在天文应用中的适用性，我们开发了RIT偏振成像相机来研究这些设备的性能，特别注意低信噪比。我们在实验室中通过确定每个像素的相对吞吐量、效率和方向（作为波长的函数）来表征器件性能。使用由此产生的像素响应模型，我们开发了孔径测光和成像偏振观测模式的解调程序。我们发现，使用当前的校准，RITPIC是能够检测小到$\sim0.3\%$的偏振信号。这些传感器提供的数据收集、校准和分析相对容易，这表明它们可能成为许多天文目标的重要工具。
2018-04-24 astro-ph.IM astro-ph.SR
Optimal Compression of Floating-point Astronomical Images Without Significant Loss of Information
我们描述了浮点天文图像的压缩方法，使压缩比为6 - 10，同时仍然保留图像中的科学重要信息。首先通过将像素值量化为缩放的整数强度级别来对像素值进行预处理，这去除了图像中的一些不可压缩的噪声。然后使用快速高效的Rice算法对整数进行有损压缩，并存储在可移植的FITS格式文件中。更粗略地量化图像给出了更大的图像压缩，但它也增加了噪声，并降低了量化图像中的光度测量和天体测量的精度。在量化过程中抖动像素值可以大大提高图像中的测量精度。如果分析算法依赖于模式或中值（如果像素值不抖动，则将类似地量化模式或中值），则这尤其重要。我们进行了一系列的实验，在合成和真实的天文CCD图像定量证明，在量化的图像中的恒星的星等和位置可以测量与预测的精度。为了鼓励更广泛地使用这些图像压缩方法，我们提供了一对通用的图像压缩程序，称为fpack和funpack，可用于压缩任何FITS格式的图像。
2010-07-07 astro-ph.IM
The Past, Present and Future of Astronomical Data Formats
天文学的未来与天文数据产品的维护和提供密不可分。FITS和NDF等社区标准在众多天文项目的成功中发挥了重要作用。他们的成功促使我们采取务实的策略来调整和发展标准，以满足目前正在设计和建造的设施的积极数据处理要求。我们讨论了过去使标准成功的特征，以及未来所需的功能，下面是一个开放的讨论。
2014-11-04 astro-ph.IM
A Comparison Between Lucky Imaging and Speckle Stabilization for Astronomical Imaging
散斑稳定新技术在提供地面最高角分辨率的光学成像数据方面具有很大的潜力。虽然散斑稳定最初被设想用于积分场光谱分析，但该技术与散斑成像（特别是移位和添加和幸运成像）有许多相似之处。因此，对于成像应用，值得比较两者。我们模拟了2.5米级望远镜的观测，以评估这两种技术的优点和缺点。虽然差异相对较小，但我们发现散斑稳定是当前Lucky成像系统的可行竞争对手。具体来说，我们发现，斑点稳定是3.35倍更有效（其中效率被定义为每个观察间隔的信号噪声比）比移位和添加，并能够检测目标1.42级时，使用标准系统。如果我们使用高速快门与Lucky Imaging在1%图像选择下进行比较，则斑点稳定的效率高出1.28倍，灵敏度高出0.31个数量级。然而，当我们将潜在的修改纳入Lucky Imaging系统时，我们发现在1%的帧选择情况下，优势显着减轻甚至逆转。特别地，我们发现在最佳幸运成像的限制情况下，即零读取噪声{ \it and}光子计数，我们发现幸运成像比散斑稳定更有效1.80倍，更灵敏0.96个量级。对于介于两者之间的情况下，我们发现有一个梯度的优势，不同的技术取决于目标的大小，所使用的帧的分数和系统的修改。
2010-12-06 astro-ph.IM
Lossless Astronomical Image Compression and the Effects of Noise
我们比较了各种无损图像压缩方法在大样本的天文图像，并显示如何压缩比和速度的算法的影响，在图像中的噪声量。在图像像素值具有随机高斯分布的理想情况下，每个像素的不可压缩噪声比特的等效数量由Nbits = log 2（sigma * sqrt（12））给出，并且无损压缩比由R = BITPIX / Nbits + K给出，其中BITPIX是像素值的比特长度，并且K是压缩算法的效率的度量。我们使用GZIP压缩程序对大样本的整数天文CCD图像进行图像压缩测试，并使用更新的FITS平铺图像压缩方法，该方法目前支持4种压缩算法：Rice，Hcompress，PLIO和GZIP。总的来说，Rice压缩算法在压缩和计算效率之间取得了最佳的平衡;它比GZIP快2- 3倍，压缩效果约为GZIP的1.4倍。Rice算法产生的压缩量为K = 0的理想算法的75%--90%（取决于图像中的噪声量）。本研究中使用的图像压缩和解压缩实用程序（称为fpack和funpack）可从HEASARC网站公开获得。一个简单的命令行界面可用于压缩或解压缩任何FITS图像文件。
2009-03-12 astro-ph.IM
AstroImageJ: Image Processing and Photometric Extraction for Ultra-Precise Astronomical Light Curves
ImageJ是图形用户界面（GUI）驱动的、公共领域的、基于Java的软件包，用于传统上主要用于生命科学领域的通用图像处理。ImageJ的图像处理能力是有用的，并可扩展到其他科学领域。在这里，我们提出了AstroImageJ（AIJ），它提供了一个天文学特定的图像显示环境和工具，天文学特定的图像校准和数据减少。虽然AIJ保持ImageJ的通用图像处理能力，但AIJ对于时间序列差分光度测定、光变曲线去趋势和拟合以及光变曲线绘制是流线型的，特别是对于需要超精确光变曲线的应用（例如，系外行星凌日）。AIJ可读取和写入标准FITS文件以及其他常见图像格式，提供FITS标头查看和编辑功能，并支持世界坐标系（WCS），包括一个自动化界面，可连接到astrometry.net门户网站，用于解算印版图像。AIJ提供研究级图像校准和分析工具，采用GUI驱动方法，易于安装，具有跨平台兼容性。它使新用户，即使在本科生，高中生或业余天文学家的水平，快速开始处理，建模和绘制天文图像数据与一个紧密集成的软件包。
2017-01-17 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Computationally efficient method for retrieval of atmospherically distorted astronomical images
基于三重相关的散斑成像是一种非常有效的图像重建技术，用于在大气湍流存在的情况下恢复物体的傅里叶相位信息。我们开发了基于直接双谱和Radon变换的层析散斑掩模算法来恢复大气畸变的天文图像。后者是计算效率更高的技术，因为它与一维图像投影一起工作。断层散斑成像提供了良好的图像恢复，如直接双谱，但在计算时间和存储器的要求有很大的改善。利用17个子孔径的孔径掩模干涉算法对不同目标进行了散斑仿真。实验室和真正的天文散斑图像的计算效率的层析技术的结果进行了讨论。
2014-09-15 astro-ph.IM
Astronomical Data Formats: What we have and how we got here
尽管几乎所有的天文数据都是以光子的形式获得的，但来自不同仪器和不同阶段的天文数据可能以不同的格式存在，以服务于不同的目的。除了数据本身之外，描述性信息作为元数据与数据相关联，包括在数据格式中或更大的多格式数据结构中。这些格式可用于数据的获取、处理、交换和存档。使用类似的格式，甚至是单一的标准来简化使用熟悉的工具在各个阶段与数据的交互是很有用的。在我们讨论天文数据的未来如何格式化之前，了解当前标准的演变和优点是有用的。作为一个例子，在FITS中使用世界坐标的演变。
2015-07-13 astro-ph.IM
Astronomical high-contrast imaging of circumstellar disks: MUSTARD inverse-problem versus PCA-based methods
本文介绍用于高对比度星周盘成像去散斑的 MUSTARD 逆问题算法，并通过系统性测试比较其与基于 PCA 等方法在恢复延展盘形态上的优势。
2023-07-17 astro-ph.IM
Denoising the Deep Sky: Physics-Based CCD Noise Formation for Astronomical Imaging
本文提出基于物理的CCD噪声合成框架，通过模拟天文成像中的噪声来源，生成高质量训练数据以提升去噪效果，实验验证了其在光度学和科学准确性上的有效性。
2026-09-02 astro-ph.IM cs.CV cs.LG
LUMA: A CNN for Strong Gravitational Lens Searches in Astronomical Imaging
Università del Salento（萨伦托大学）；INFN, Sezione di Lecce（意大利国家核物理研究所莱切分部）；INAF, Sezione di Lecce（意大利国家天体物理研究所莱切分部）
LUMA是一个轻量级CNN流水线，通过物理预处理和紧凑网络在模拟数据上实现约96%准确率和0.99 AUC，为强引力透镜搜索提供高效基线。
2026-09-30 astro-ph.GA astro-ph.IM
AstroImageJ: Image Processing and Photometric Extraction for Ultra-Precise Astronomical Light Curves (Expanded Edition)
ImageJ是图形用户界面（GUI）驱动的、公共领域的、基于Java的软件包，用于传统上主要用于生命科学领域的通用图像处理。ImageJ的图像处理能力是有用的，并可扩展到其他科学领域。在这里，我们提出了AstroImageJ（AIJ），它提供了一个天文学特定的图像显示环境和工具，天文学特定的图像校准和数据减少。虽然AIJ保持ImageJ的通用图像处理能力，但AIJ对于时间序列差分光度测定、光变曲线去趋势和拟合以及光变曲线绘制是流线型的，特别是对于需要超精确光变曲线的应用（例如，系外行星凌日）。AIJ可读取和写入标准FITS文件以及其他常见图像格式，提供FITS标头查看和编辑功能，并支持世界坐标系（WCS），包括一个自动化界面，可连接到astrometry.net门户网站，用于解算印版图像。AIJ提供研究级图像校准和分析工具，采用GUI驱动方法，易于安装，具有跨平台兼容性。它使新用户，即使在本科生，高中生或业余天文学家的水平，快速开始处理，建模和绘制天文图像数据与一个紧密集成的软件包。
2017-01-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Multiplexed Imaging Method: High-Resolution Wide Field Imaging Using Physically Small Detectors
本文介绍了一种用于天文观测的红外、可见光和紫外波段的多路成像方法。我们的方法依赖于天文观测的稀疏性。该方法由一个光学系统和一个算法组成，该光学系统将来自望远镜焦平面上不同位置的光引导到同一探测器区域，该算法重建原始宽视场图像。通过这种方式，我们可以使用物理上较小的探测器来覆盖宽视场。我们使用公共空间望远镜数据测试我们的重建算法。我们的测试证明了多重成像方法的可靠性和能力。使用我们的方法，将有可能将空间望远镜覆盖的天空面积增加1-3个数量级，这取决于具体的科学目标和光学参数。这种方法可以大大增加天文调查的数量，包括使用空间和地面仪器搜索系外行星和瞬变的计划。
2013-10-15 astro-ph.IM
Characterizing aperture masking interferometry in the near-infrared as an effective technique for astronomical imaging
射电干涉测量是目前深空间天文学的首选方法，但在过去几十年中，光学技术已变得越来越普遍。本研究的目的是表征孔径掩模干涉术在近红外小尺度下的性能。一个包含六对不同直径和间距的孔径的掩模被建造用于麻省理工学院华莱士天体物理天文台的24英寸望远镜。角宿一和木星的测试图像是用28种不同的望远镜配置拍摄的，不同的孔径分离，孔径直径，收集波长和曝光时间。幸运成像被用来解释大气扰动。通过偏置和暗帧减少每个图像以考虑传感器噪声，然后计算每个图像的半高全宽并用作最大角分辨率的代表。这些数据表明，在小尺度上，孔径大小主要控制观察到的最大角分辨率，但需要进一步的数据来证实这一说法。
2020-08-26 astro-ph.IM physics.ins-det
Hyperspectral and multispectral image fusion under spectrally varying spatial blurs -- Application to high dimensional infrared astronomical imaging
University of Toulouse（图卢兹大学）；IRIT/INP-ENSEEIHT（图卢兹计算机研究所/国立图卢兹应用科学学院-国立高等电力技术、电子学、计算机、水力学与电信学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国大学研究院）；ISAE-SUPAERO（法国高等航空航天学院）；Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP)（天体物理与行星学研究所）
在过去的几十年里，高光谱成像已经成为天文学家宝贵数据的重要来源。目前的仪器和观测时间限制允许直接获取空间分辨率高但光谱分辨率低的多光谱图像和空间分辨率低但光谱分辨率高的超光谱图像。为了提高数据的科学解释，我们提出了一种数据融合方法，它结合了每个图像的优点，以恢复一个高的空间-光谱分辨率数据立方体。所提出的逆问题占天文仪器的特殊性，如光谱变化模糊。我们通过在频域和低维子空间中解决问题来提供快速实现，以有效地处理卷积算子以及高维数据。我们进行实验的一个现实的合成数据集的模拟观测即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜，我们表明，我们的融合算法优于国家的最先进的方法，通常用于遥感地球观测。
2019-12-26 astro-ph.IM cs.CV eess.IV
$\mathtt{ComEst}$: a Completeness Estimator of Source Extraction on Astronomical Imaging
源检测的完整性是分析天文成像观测到的感兴趣的人口的光度和空间特性的关键。我们提出了一个软件包$\mathtt{ComEst}$，它计算的完整性源检测的电荷耦合器件（CCD）图像的天文观测，特别是光学和近红外（NIR）成像的星系和点源。完整性估计器$\mathtt{ComEst}$是为源查找器$\mathtt{SExtractor}$设计的，用于以灵活图像传输系统（FITS）格式保存的CCD图像。具体而言，$\mathtt{ComEst}$估计源检测的完整性，通过推导的检测率的合成点源和星系上观察到的CCD图像模拟。为了在获得完整性的同时捕获任何观测伪影或噪声属性，$\mathtt{ComEst}$直接在观测图像上执行模拟源的检测。给定以FITS格式保存的观测到的CCD图像，$\mathtt{ComEst}$推导出作为源通量（或幅度）和CCD位置的函数的从端到端的源检测的完整性。此外，$\mathtt{ComEst}$还可以通过将检测到的源的目录与模拟源的输入目录进行比较来估计源检测的纯度。我们从布兰科宇宙学调查（BCS）的图像上运行ComEst，并比较导出的完整性作为一个函数的幅度，通过使用检测到的源的信噪比（SNR）和数量计数直方图导出的限制幅度。$\mathtt{ComEst}$作为Python包发布，语法简单易用，可在https://github.com/inonchiu/C…
2016-05-09 astro-ph.IM
Astronomical X-ray Polarimetry as a diagnostic for questions of fundamental Physics. What we learned from the Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE)
本文回顾了IXPE近三年运行的结果，探讨X射线偏振测量在单独或结合其他观测数据时，对基础物理关键问题的诊断与启示。
2024-12-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Approximate nonnegative matrix factorization algorithm for the analysis of angular differential imaging data
在高分辨率天文成像中，角微分成像（ADI）被用来提高对比度。一个例子是由极端自适应光学在相机中直接成像的系外行星。利用主成分分析（PCA）改进了主眩目标的相减，从而观测到微弱的伴星。它将正的天文坐标系分解为正分量和负分量。相反，非负矩阵分解（NMF）仅使用正分量，模仿长曝光图像的实际组成。
2018-07-03 astro-ph.IM
Bayesian sparse reconstruction: a brute-force approach to astronomical imaging and machine learning
我们提出了一个原则性的贝叶斯信号重建框架，其中信号由基函数建模，基函数的数量（和形式，如果需要的话）由数据本身确定。这种方法是基于传统的稀疏重建和正则化技术的贝叶斯解释，其中稀疏性是通过先验贝叶斯模型选择。我们证明了我们的方法的噪声1-和2维信号，包括天文图像。此外，通过使用乘积空间方法，基函数的数量和类型可以被视为整数参数，其后验分布直接采样。我们表明，数量级的增加，计算效率是可能的，从这种技术相比，分别计算贝叶斯证据，进一步的计算收益是可能的，使用它与动态嵌套抽样相结合。我们的方法也可以很容易地应用于神经网络，它允许网络架构由数据确定的原则贝叶斯的方式，通过处理节点和隐藏层的数量作为参数。
2018-11-25 astro-ph.IM stat.ME stat.ML
Cyclic Imaging for All-Sky Interference Forecasting with Array Radio Telescopes
射频干扰（RFI）正在威胁着现代射电天文学。减轻其对天文数据影响的经典方法包括通过称为标记和消隐的过程丢弃损坏的时间和频率数据样本。我们建议利用RFI信号的循环平稳特性来可靠地检测和预测它们在阵列射电望远镜视场内的位置，并动态地安排天文观测，以最大限度地减少RFI数据损坏的概率。
2020-07-26 astro-ph.IM eess.SP
DIPLI: Deep Image Prior Lucky Imaging for Blind Astronomical Image Restoration
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯克洛夫学院）；AIRI；College of Computing and Informatics（计算与信息学院）
提出DIPLI框架，结合多帧反向投影、TVNet光流估计与朗之万蒙特卡洛估计，在盲天文图像恢复中优于幸运成像、DIP、RVRT和DiffIR2VR-Zero，且输入更少、鲁棒性更强。
2025-10-22 astro-ph.IM cs.AI cs.CV
Evaluation of Kyoto's Event-Driven X-ray Astronomical SOI Pixel Sensor with a Large Imaging Area
我们一直在为未来的X射线天文卫星开发基于绝缘体上硅（SOI）像素技术的单片有源像素传感器，名为"XRPIX“。XRPIX具有事件触发和命中地址输出功能。该功能允许我们在触发定时仅读出命中像素的模拟信号，这被称为事件驱动读出模式。最近，我们处理了XRPIX系列中最大成像面积为21.9 mm $\times$ 13.8 mm的"XRPIX 5 b“。在帧读出模式下，读出噪声为46~ $^-$ ~（rms）。像素间增益变化为1.2% FWHM。我们成功地获得了事件驱动读出模式下的X射线图像。
2019-04-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Coma Off It: Removing Variable Point Spread Functions from Astronomical Images
我们描述了一种快速和直接的方法，正则化，事后，点扩散函数（PSF）的望远镜或其他成像仪器，在其整个视场。成像仪器通常通过与点扩散函数的局部卷积来模糊点光源，该点扩散函数由于彗差、球面像差和类似效应而在视场上缓慢变化。可以在后处理中正则化PSF，从而在整个视场中产生具有均匀“有效PSF”的数据。反过来，该方法能够以比其他方法更高的分辨率实现无缝宽视场天文镶嵌，并可能改变望远镜，透镜和其他光学系统的设计贸易空间，其中数据均匀性很重要。对于许多种类的光学像差，与局部优化的"转移PSF“的简单且快速的卷积以低计算成本产生极其均匀的成像特性。PSF正则化不需要访问获得数据的仪器，并且可以从包括星场图像的现有数据集或估计跨场的PSF的其他手段自举。
2023-03-17 astro-ph.IM
Lucky imaging: beyond binary stars
幸运成像（Lucky Imaging）是一种在可见光波段进行高分辨率天文成像的技术，使用2- 4米级的中型地面望远镜。该技术使用高速、低噪声照相机来记录短曝光，然后可以对短曝光进行处理以使大气湍流对图像质量的有害影响最小化。本论文的主要观点如下：幸运成像是一种得益于充分发展的硬件和分析技术的技术，它可以有效地用于广泛的天文成像目的，在中型地面望远镜。此外，它已被证明有潜力产生极高的分辨率成像时，与自适应光学系统在较大的望远镜。我使用新的数学分析，模拟和最新的剑桥幸运成像仪器的数据来发展这个论点。
2014-04-23 astro-ph.IM
Cutana: A High-Performance Tool for Astronomical Image Cutout Generation at Petabyte Scale
European Space Agency (ESA)（欧洲空间局）；European Space Astronomy Centre (ESAC)（欧洲空间天文中心）
本文提出Cutana，一款基于向量化NumPy和内存感知调度的批处理切图工具，可在四小时内用四线程处理欧几里得Q1全部数据，性能显著优于Astropy。
2025-11-06 astro-ph.IM
Learning to Denoise Astronomical Images with U-nets
天文图像对于探索和理解宇宙至关重要。能够进行深度观测的光学望远镜，如哈勃太空望远镜，在天文学界的订阅量严重过剩。图像还经常包含加性噪声，这使得在进一步数据分析之前，在对数据进行后处理时必须进行去噪。为了最大限度地提高天文成像后处理的效率和信息增益，我们转向机器学习。我们提出了Astro U-net，一种用于图像去噪和增强的卷积神经网络。为了验证概念，我们使用哈勃空间望远镜从WFC3仪器UVIS拍摄的图像，使用F555W和F606W滤波器。我们的网络能够产生具有噪声特性的图像，就好像它们是用两倍的曝光时间获得的一样，并且具有最小的偏差或信息损失。从这些图像中，我们能够恢复95.9%的恒星，平均通量误差为2.26%。此外，这些图像的信噪比平均比输入噪声图像高1.63倍，相当于至少3幅输入图像的叠加，这意味着未来天文成像活动所需的望远镜时间大大减少。
2020-11-13 astro-ph.IM
SpecPro: An Interactive IDL Program for Viewing and Analyzing Astronomical Spectra
我们提出了一个互动的IDL程序，用于查看和分析天文光谱的背景下，现代成像调查。SpecPro的交互式设计使用户可以同时查看光谱、光度和成像数据，从而实现快速的物体分类和红移测定。光谱红移可以通过对各种光谱模板进行自动互相关或通过在1-D和2-D光谱上覆盖共同的发射和吸收特征来确定。该界面可以显示源的图章图像以及光谱能量分布（SED），并在SED图上显示突出光度特征的位置。可以从界面内将结果保存到文件中。在本文中，我们将讨论关键程序功能，并概述所需的数据格式。
2011-03-16 astro-ph.IM
Deeper detection limits in astronomical imaging using self-supervised spatiotemporal denoising
Department of Automation, Beijing National Research Center for Information Science and Technology, Tsinghua University, Beijing, China（自动化系，北京信息科学与技术国家研究中心，清华大学，北京，中国）；Department of Astronomy, Tsinghua University, Beijing, China（天文系，清华大学，北京，中国）；Institute for Brain and Cognitive Sciences, Tsinghua University, Beijing, China（脑与认知科学研究院，清华大学，北京，中国）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo, Kashiwa, Japan（宇宙物理与数学科学研究所（WPI），东京大学，日光，日本）；National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan（日本国家天文台，东京，日本）；Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo, Kashiwa, Japan（宇宙射线研究所，东京大学，日光，日本）；College of AI, Tsinghua University, Beijing, China（人工智能学院，清华大学，北京，中国）；School of Mathematics and Physics, Qinghai University, Xining, China（数学与物理学院，青海大学，西宁，中国）；Tsinghua Wuxi Institute of Applied Technology, Wuxi, China（清华大学无锡应用技术研究院，无锡，中国）
本文提出ASTERIS算法，通过整合多曝光的时空信息，提升天文成像检测限，实现更清晰的天体识别与发现。
2026-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
FRELLED Reloaded: Multiple techniques for astronomical data visualisation in Blender
本文介绍 FRELLED 5.0，一个在 Blender 中实时可视化天文三维数据集的软件包，通过全面重写代码、简化安装、加快加载并新增等值面与 VR 导出等功能，显著提升了天文数据可视化的效率与可维护性。
2025-01-06 astro-ph.GA astro-ph.IM
FIP-TOI: Fast Imaging Pipeline for Pulsar Localisation with a Transient-Oriented Radio Astronomical Imager
University of Oxford（牛津大学）；Silesian University in Opava（奥帕瓦西里西亚大学）；Mila - Québec Artificial Intelligence Institute（米拉-魁北克人工智能研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）；Special Astrophysical Observatory of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院特别天体物理观测站）
FIP-TOI通过结合SVD和GPU加速的TOI与FITrig检测器，实现脉冲星的快速高精度定位。
2026-08-18 astro-ph.IM
A flexible Expectation-Maximization framework for fast, scalable and high-fidelity multi-frame astronomical image deconvolution
提出一种计算高效的灵活 EM 框架，结合 Tensorflow 与 GPU 加速实现多帧天文图像反卷积和超分辨率，并在 HSC 数据上获得高保真重建。
2023-02-11 astro-ph.IM
Efficient Computation of Prolate Spheroidal Wave Functions in Radio Astronomical Source Modeling
对标准正交基函数如长球波函数在射电天文中的精确源建模中的应用进行了广泛的研究。它们对于新射电望远镜和传统射电望远镜的高保真、高动态范围成像具有重要意义。但是，与其他封闭形式的基函数相比，构造PdR在计算上是昂贵的。在本文中，我们提出了一种解决方案，以减少其计算成本，更有效地构建矩阵核，将图像域的可见度（或傅立叶）域。射电天文图像大多使用矩形像素的规则网格表示。这是高效存储和显示目的所需的，而且，作为成像中快速傅立叶变换（FFT）的副产品自然出现。我们建议使用Delaunay三角剖分，而不是定期网格化的图像，更精细的选择的区域的兴趣（信号支持）在Pandem内核的建设。我们表明，计算效率提高，而不会丢失信息。一旦使用不规则网格构建PdR基，我们通过插值恢复到规则网格，此后，可以应用常规成像技术。
2011-11-02 astro-ph.IM
VERTECS: A COTS-based payload interface board to enable next generation astronomical imaging payloads
本文介绍了基于 COTS 组件和 Raspberry Pi 的开源有效载荷接口板 VERTECS CCB，它作为 VERTECS 纳卫星总线与天文成像载荷间的唯一接口，提供星载数据处理、高速数据传输及下行能力，并为未来高数据需求和在轨机器学习任务奠定基础。
2024-06-03 astro-ph.IM cs.AR cs.SY
Metasurface-Enabled Astronomical Polarimetry
本文提出首个由超表面偏振分析光栅驱动的太阳成像超表面偏振仪SIMPol，在460.7 nm附近实现快照成像偏振测量，并成功观测到Fe I和Sr I谱线的塞曼偏振特征，验证了超表面光学在天文仪器中的实际应用价值。
2025-06-06 astro-ph.IM physics.optics
New Zealand involvement in Radio Astronomical VLBI Image Processing
随着AUT大学12米射电望远镜在沃克沃思的建立，新西兰现已成为国际甚长基线干涉测量界的一部分。VLBI观测的一个主要产品是天文物体如活动星系核（AGN）的射电域图像。在无线电天线之间使用大的地理间隔，可以实现非常高的角分辨率。利用VLBI地球自转孔径合成技术，可以得到详细的图像。本文综述了VLBI射电成像的最新进展。此外，我们模型VLBI配置使用沃克沃思望远镜，AuScope（一个新的阵列的三个12米天线在澳大利亚）和澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）阵列目前正在建设中的西澳大利亚州，并讨论如何配置这些阵列影响图像的质量。最近的成像结果表明，从列入AUT和第一ASKAP望远镜在澳大利亚长基线阵列（LBA）的建模改进。
2011-10-24 astro-ph.IM cs.GR
A Novel Hybrid Algorithm for Lucky Imaging
幸运成像是一种高分辨率天文图像复原技术，其实现算法有两种：图像空间的图像选择、平移和叠加算法和傅立叶空间的数据选择和图像合成算法。本文提出了一种新的幸运成像算法，该算法以空域和频域选择率为纽带，将两种经典算法成功地结合起来，使每种算法都成为新的混合算法的真子集。实验结果表明，在相同的实验数据集和平台下，该算法得到的高分辨率图像优于两种经典算法。本文还提出了一种新的幸运图像选择和存储方案，该方案可以大大节省计算机内存，使幸运成像算法能够在普通的台式机或笔记本电脑上实现，内存小，能够处理多帧、大尺寸的天文图像。此外，通过仿真分析，讨论了在不同大气条件下，新的幸运成像算法和传统算法的双星探测极限。
2020-12-10 astro-ph.IM
Fundamental Imaging Limits of Radio Telescope Arrays
射电天文图像的保真度通常通过实际经验来评估，即使用经验法则，尽管某些方面和情况已经得到了严格的处理。在本文中，我们提出了一个数学框架，能够描述射电天文成像问题的基本限制。虽然数据模型假设一个单一的快照观察，即在时间和频率的变化不考虑，这个框架是足够的一般性，允许扩展到综合观察。使用统计信号处理和线性代数的工具，我们讨论了成像和反卷积问题的易处理性，噪声在地图中的重新分配的成像和反卷积过程中，由于传播的校准误差和热噪声的图像值的协方差和易处理的自校准源的数量的上限。图像值的协方差和易处理源的数量的组合确定在成像过程中可实现的有效噪声基底。有效噪声提供比动态范围更好的品质因数，因为它包括噪声的空间变化。我们的研究结果提供了通过设计阵列来提高成像性能的方法。
2010-03-11 astro-ph.IM physics.data-an stat.AP
SIFARI: Self-Supervised Interferometric Fitting for Astronomical Radio Imaging
Rice University（莱斯大学）；Rice Space Institute（莱斯空间研究所）；National Radio Astronomy Observatory（美国国家射电天文台）；NSF-Simons AI Institute for Cosmic Origins（NSF-西蒙斯宇宙起源人工智能研究所）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
SIFARI是一种自监督神经网络方法，直接拟合可见度函数以重建射电干涉图像，无需外部训练集，在合成ALMA测试和PDS 70观测中均优于CLEAN，并支持自校准。
2026-09-30 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Coloring Black Holes: Epistemic and Aesthetic Choices in Astronomical Imaging
Institute of Cultural Anthropology and Development Sociology, Leiden University（莱顿大学文化人类学与发展社会学研究所）；Niels Bohr Archive, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔档案馆）；Institute for Theoretical Physics Amsterdam, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）；Vossius Center for the History of Humanities and Sciences, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学沃斯修斯人文与科学历史中心）
本文研究事件视界望远镜合作组织在处理黑洞观测数据以生成单一图像时面临的多种渲染方式选择，通过审视各阶段认知与美学选择，探讨不同选择下图像呈现，指出最有价值证据来自特定选择的有限可变性。
2026-07-17 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Generative deep fields: arbitrarily sized, random synthetic astronomical images through deep learning
生成对抗网络（GANs）是一类人工神经网络，它可以生成与训练集中的图像相似的逼真但人工的图像。在典型的GAN架构中，这些图像很小，但一种称为空间GAN（SGAN）的变体可以生成任意大的图像，前提是训练图像表现出一定程度的周期性。由于宇宙学的各向同性原则，深河外成像巡天符合这一标准。在这里，我们训练SGAN生成类似于标志性的哈勃太空望远镜极限深场（XDF）的图像。我们表明，在生成的图像中的“星系”的属性具有很高的保真度与星系在真正的XDF的丰度，形态，星等分布和颜色。作为演示，我们已经生成了一个76亿像素的“生成深场”，跨度为1.45度。该技术可以推广到任何适当的成像训练集，提供一种新的纯数据驱动的方法，用于在天体物理学及其他领域大规模生产逼真的模拟调查和合成数据。
2019-04-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The Chinese space millimeter-wavelength VLBI array - a step toward imaging the most compact astronomical objects
中国科学院上海天文台（SHAO）正在研究空间VLBI（甚长基线干涉仪）计划。该计划的最终目标是利用天基VLBI阵列在亚毫米波长下工作，对星系中心的超大质量黑洞附近进行成像，并获得100倍的角分辨率。为了实现这一宏伟目标，任务计划分为三个阶段。该计划的第一阶段被称为空间毫米波VLBI阵列（SMVA），由两颗卫星组成，每颗卫星携带一个10米直径的射电望远镜进入椭圆轨道，远地点高度为60000公里，近地点高度为1200公里。空间VLBI望远镜将在43、22和8 GHz三个频段工作。43和22 GHz频段将配备低温接收机。这些空间望远镜与地面射电望远镜一起观测，在43千兆赫处实现了20微弧秒（$μ$ as）的最高角分辨率。SMVA预计将进行广泛的高分辨率观测研究，例如首次对M87星系中心的超大质量黑洞的阴影（暗区）进行成像，研究SMBH周围水超脉泽的运动学，以及探索活动星系核的动力源。中科院于2012年10月批准了预研究资金，以支持科学和技术可行性研究。这些研究还包括制造可部署的10米天基望远镜原型和22千兆赫接收器。在这里，我们报告SMVA项目的最新进展。
2014-03-20 astro-ph.GA astro-ph.IM
Partial-Attribution Instance Segmentation for Astronomical Source Detection and Deblending
University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
天文源去混是分离单个恒星或星系（源）对由多个可能重叠的源组成的图像的贡献的过程。天文来源显示出各种各样的大小和亮度，并可能在图像中显示出大量的重叠。天文成像数据由于其高动态范围、低信噪比和非常规图像格式，可以进一步挑战现成的计算机视觉算法。这些挑战使得源去混合成为天文学研究的一个开放领域，在这项工作中，我们引入了一种名为部分属性实例分割的新方法，该方法能够以易于处理的方式进行源检测和去混合。我们提供了一个新的神经网络实现的方法作为示范。
2022-01-12 astro-ph.GA astro-ph.IM cs.CV
Hybrid propagation physics for the design and modeling of astronomical observatories: a coronagraphic example
本文提出高斯光束分解（GBD）的传输矩阵形式化算法，将光线像差直接耦合进星冕仪物理光学模型，实现天文观测台一体化建模，模拟对比度达10^-11量级，验证了GBD在高对比度成像中的可行性。
2023-10-30 astro-ph.IM
Astronomical Image Processing Benchmark Study for Various Telescope Aperture Shapes
本研究通过模拟六种望远镜孔径的PSF并应用Richardson-Lucy反卷积，评估了孔径形状对天文图像模拟和反卷积精度的影响，强调了针对不同孔径优化处理流程的必要性。
2024-02-07 astro-ph.IM
Charge-Injection Device Imaging of Sirius with Contrast Ratios Greater than 1:26 Million
许多天体的固有性质，如双星系统、系外行星、星周盘和碎片盘以及类星体宿主星系，对观测仪器和技术提出了挑战性的要求。在每种情况下，我们都会遇到明亮光源的光线阻碍我们探测周围较暗目标的能力的情况。为了探索这些天文场景的所有特征，我们必须在最大可能的对比度下进行观测。电荷注入器件（CID）能够潜在地超过$\log_{10}{(CR)} > 9$的对比度（即，十亿分之一），因为它们独特的读出架构和固有的抗晕能力。最新一代CID的天空测试，SpectraCAM XDR，先前已经证明直接对比度超过2000万分之一，来自次优的地面天文观测，对最大可实现的对比度施加了实际限制。在这里，我们展示了极端的对比度成像能力的SXDR使用观测天狼星与1.0米的哈勃卡普坦望远镜，西班牙拉帕尔马。基于小波分析和精确的光度和天体测量校准，我们报告了直接对比度的$Δm_r = 18.54$，$\log_{10}{(CR)} = 7.41 \pm 0.08$，或$1$部分在$26$百万。这表明与先前的结果相比，可实现的对比度增加了$29\%$。
2021-11-06 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
