红外太阳塔观测图像质量评价方法研究

澄江红外太阳塔NVST已经初步实现数据自动采集与多通道多终端观测模式，面对前所未有的海量数据，如何更好地管理和使用这些数据，提高数据的有效性和可用性成为NVST十分迫切的技术研究方向。最关键的技术之一就是对图像进行质量评价，从而快速遴选和处理。本研究拟确立一套比较完善的太阳光学观测图像的评价标准，提取并分析可用的太阳光学观测图像质量的评价指标，研究得出半参考与无参考情况下的可用评价方法，满足后续科学研究工作的需要。在理论研究的基础上，为NVST研制一套基于并行计算与GPU技术的太阳光学观测图像质量客观评价软件，可实时或事后分析处理，满足实时观测与科学研究中对海量观测数据遴选的需要，提供一种多帧采样，保存最优一帧的新思路，改进观测方式，推动红外太阳塔的建设和最终科学观测的开展。此外，还可以推广应用于国内其他太阳光学望远镜（如ONSET等）的观测中，解决海量数据提取最优图像远程传输等实际问题。

一米新真空太阳望远镜（NVST）是目前世界上口径最大的真空太阳望远镜，是我国太阳物理和空间科学学科对太阳进行光学和近红外观测的主力设备，其主要科学目标是在0.3～2.5微米波段对太阳进行高分辨率成像和光谱观测。本项目旨在提高NVST图像质量和图像处理速度,以期更为高效可靠地获得科学观测结果。通过4年研究，项目取得一系列结果，包括NVST各种图像质量评价指标，尤其是太阳光球和色球图像质量评价方法；基于中值滤波梯度相似度（MFGS）的太阳高分辨观测图像质量评价方法和基于临边昏暗轮廓的 Hα 全日面太阳图像质量评价方法；基于GPU技术的10多种图像质量评价方法实现，在毫秒级实现对NVST观测结果的评价，提高NVST的观测效率与数据归档效率，为后续NVST高分辨观测打下了良好的基础。在任务书所规定的图像质量评价方法研究的基础上，项目组还利用研究成果进一步开展了NVST高分辨重建算法的并行化研究，并基于MPI和GPU技术实现了其高分辨重建算法，大幅度提高了NVST高分辨图像重建效率。此外，在本项目成果的支撑下，项目组还开展太阳活动的高分辨光球和色球图像特征研究，包括黑子米粒亮点在内的一些太阳活动识别方法，为理论研究提供了有力工具支撑。总体来看，本项目已经按预期完成了项目书中制定的研究任务，研究成果已经应用于当前的实际系统，对其它太阳数据处理也有重要的参考价值。