Гибридный метод восстановления радиоизображений Солнца на ССРТ C.A. Анфиногентов, А.А. Кочанов, Д.В. Просовецкий anfinogentov@iszf.irk.ru, kochanov@iszf.irk.ru, - презентация

1 Гибридный метод восстановления радиоизображений Солнца на ССРТ C.A. Анфиногентов, А.А. Кочанов, Д.В. Просовецкий Max 1 Max 2 Институт солнечно-земной физики СО РАН, г. Иркутск На примере данных Сибирского солнечного радиотелескопа (ССРТ) рассмотрен метод гибридной реконструкции радиоизображений Солнца. Предлагаемый метод позволяет восстанавливать распределение радиояркости в активных областях при сохранении слабоконтрастных деталей изображения и основан на современной модификации нелинейного алгоритма деконволюции CLEAN, приспособленного для работы с данными ССРТ, а также адаптивной фильтрации радиокарт. Разработанные алгоритмы могут быть использованы для конвейерной обработки данных ССРТ в автоматическом режиме, а также восстановления изображений Солнца на новом многоволновом радиогелиографе 48 ГГц и других радиотелескопах высокого разрешения. Гибридный метод реконструкции изображений включает три этапа: (I) Предварительная обработка первичных данных и получение радиоизображений. (II) Восстановление радиоизображений с помощью одной из модификаций алгоритма CLEAN (III) Фильтрация восстановленных радиокарт адаптивным алгоритмом АННОТАЦИЯ Всероссийская ежегодная конференция по физике Солнца «Солнечная и солнечно-земная физика-2011» (2-8 октября 2011 года, Санкт-Петербург, ГАО РАН) Вид антенной решетки ССРТ со стороны южного луча. Географические координаты ССРТ: северной широты, восточной долготы (урочище Бадары, Тункинская долина, 220 км от Иркутска). Антенная решетка: антенн диаметром 2.5 м, установленных эквидистантно с шагом 4.9 м и ориентированных в направлениях восток–запад и север–юг. Длина волны = 5.2 см (полоса частот от до ГГц – МГц). Алгоритм CLEAN: Одним из наиболее успешных методов восстановления является алгоритм чистки (CLEAN), разработанный Хегбомом (Högbom, 1974). В используемом методе была применена адаптированная для данных ССРТ современная многомасштабная модификация CLEAN MSCLEAN (Cornwell et. Al, 2008), лишенная недостатков классического алгоритма, и как результат позволяющая одновременно восстанавливать как компактные, так и протяженные источники радиоизлучения на Солнце. Результатом работы алгоритма является «чистая» карта и остаток от исходного изображения. Выборочная адаптивная фильтрация ошибок алгоритма CLEAN: Целью этого этапа обработки является восстановление участков радиоизображения, искаженных боковыми лепестками диаграммы направленности, основанное на информации о крупномасштабном распределении радиояркости по изображению. Перед началом фильтрации определяются участки изображения, искаженные боковыми лепестками ДН. Далее строится опорное изображение, которое является остатком, сглаженным медианным фильтром с широким окном. Фильтрация производится в итеративном режиме и затрагивает только те области изображения, которые были искажены боковыми лепестками ДН. В каждой итерации находится точка, в которой обрабатываемое изображение максимально отличается от опорного. Яркость найденной точки и её окрестности изменяется в зависимости от соотношения яркостных температур текущего и опорного изображений. Такая процедура позволяет значительно подавить боковые лепестки ДН. Получившееся изображение можно считать «чистым» остатком. Готовое радиоизображение получается путем сложение «чистого» остатка и «чистой» карты, полученной алгоритмом CLEAN. SSRT 5.7 ГГц, R+L (время экспозиции 1 ч.) SSRT 5.7 ГГц, R-L (время экспозиции 1 ч.) NoRH, 17 ГГц SOHO/EIT 304Å Выводы: преимущества и недостатки метода Преимущества: 1. Точное восстановление распределения радиояркости в солнечных активных областях без существенных потерь информации для слабоконтрастных источников 2. Возможность обработки больших массивов данных ССРТ (получение большого количеств радиокарт с максимальным временным разрешением). 3. Восстановление радиокарт ССРТ в реальном времени без использования сверхмощных вычислительных систем. 4. Возможность использования метода для 2-D данных других радиоинтерферометров. Недостаток: Остатки боковых лепестков ДН Солнца с амплитудой порядка двух амплитуд шума частотного канала вблизи уровня спокойного Солнца на радиокартах время частота Радиоизображения, получаемые на ССРТ, формируются при прохождении Солнца через диаграмму направленности радиотелескопа (ДН). Первичные данные являются последовательностью частотных сканов. Пример показан на рисунке слева. По вертикальной оси – частотные каналы приемника ССРТ, по горизонтальной – время. Основные этапы: 1.Калибровка первичных данных: выравнивание усиления и нулевого уровня частотных каналов. 2.Формирование изображений Солнца, преобразование координат из системы время-частота в систему часовой угол-склонение. 3.Подавление высокочастотных шумов за пределами полосы пропускания инструмента (П-образный фильтр низких частот с плавными краями). Радиокарта с восстановленными компактными источниками Радиокарта после применения адаптивной фильтрации Грязная радиокарта 6 июня 2002г