硬X射线调制望远镜观测数据的成像处理

The Hard X-ray Modulation Telscope (HXMT), which is based on the Direct Demodulation Method (DDM) proposed by Tipei Li and Mei Wu, will be the first astronomical space telescope in China. The HXMT applies an imaging method which uses scanning-modulation, and will observe the cosmos in an energy band which ranges from 0.1 keV to 250 keV. It is expected to have some important discovers in Black Holes, X-ray binary systems and cosmic X-ray background. During the image reconstruction of the HXMT, we will not only use DDM, but also do something to reduce the complexity of the algorithm,and provide the statistical analysis of the results, and the image reconstruction of extended soures. Therefore, after our research: 1,The speed of the algorithm will fullfil the requirements of the project; 2, The algorithm will be much more universal, not only suitable for compact sources, but also suitable for extended sources; 3, The results will be more accurate and reliable. A strict statistical true-or-false analysis of the weak sources in the results will be provided. If the achievement of this project be applied to the software of the HXMT, then it will help astronomers to obtain more scientific discovers.

硬X射线调制望远镜（HXMT）是我国自主研发的第一颗空间天文观测卫星。它以李惕碚院士和吴枚研究员提出的直接解调方法为基础，采用调制扫描的成像方式，在0.1keV至250keV能段观测宇宙，以期在黑洞、X射线双星、宇宙X射线背景等领域作出重要发现。在HXMT观测数据的成像处理过程中，除了应用已有的直接解调方法，我们还需在降低算法的计算复杂度，成像结果的统计分析，以及弥散源的重建等领域开展细致的研究工作。通过本课题的研究，可以达到如下目标：1、HXMT观测数据的成像处理速度满足项目的工程化要求；2、成像算法更具普遍性，既可以用来处理致密源，又适用于处理弥散源；3、成像结果更为准确、可靠，对图像中弱源的真伪可以给出严格的统计学判据。本课题的研究成果应用到HXMT的成像软件后，将可以帮助天文学家从HXMT的观测数据中取得更多的科学发现。

硬X射线调制望远镜（简称HXMT，又名“慧眼”）是我国自主研发的第一颗空间天文观测卫星。它以李惕碚院士和吴枚研究员提出的直接解调方法为基础，采用调制扫描的成像方式，最初设计在0.1keV至250keV能段观测宇宙，后经过改进，可以在MeV波段监测伽玛暴。.本课题主要围绕HXMT观测数据的成像处理展开，具体研究内容分为三个部分：.1、观测数据的加速直接解调成像。我们将基于Fourier变换的快速DDM算法引入了软件包，并利用加速迭代算法，在保证同样计算精度的条件下，使得原先需要超级计算机才能胜任的HXMT成像计算工作，现在只需一个通用的台式机或笔记本就能完成。.2、图像重建中的区间估计。我们用团块检测(Blob detection)技术来检测重建结果中包含的辐射源痕迹。接下来，我们利用原创的基于轮廓拟合的团块提取技术提取上述痕迹的流强(积分量)和 形状及亮度分布(Profile)。借助上述技术，我们得以进行 MC 实验，绘制给定观测过程、给定重建方法的分布，进而可以得到重建结果的置信区间。.3、X 射线背景成像。我们重点研究了扩展源的图像重建问题。通过源分离与分别重建，我们可以得到致密天体图像与弥散背景图像。因此我们采用多参数致密源甄别方法来选取重建结果中的致密源，然后用我们开发的轮换直接解调方法, 来交替使用加速 Richardson–Lucy 迭代对致密源进行重建、使用多尺度最大熵方法对弥散源进行重建，并互为约束，最终获得了良好的重建效果。..为了支撑HXMT科学观测，我们已经将所有开发的算法，按照国军标GBJ5000A的要求，写成了软件包，并于2016年8月通过了评审。这些软件包可以为HXMT的科学用户使用。