在图像顶部模拟天体(恒星）

simulate astronomic body (star) on top of image

本文关键字：恒星 图像 顶部 模拟      更新时间：2023-10-16

我正在模拟图像顶部的恒星。 图像是用正态分布(平均值、标准差)生成的灰度矩阵。现在，给定像素坐标和恒星SNR，我必须将其作为点源植入图像顶部。任何建议如何实现它，使其成为一个有用的模拟？ 你能建议代码示例吗？我正在开发C++但 Matlab/伪代码也会很好。 提前致谢

恒星可以被认为是点源。望远镜/相机的光学系统，如果是理想的光学系统，会将艾里盘投射到成像平面上(胶片，CCD，你有什么)。因此，你应该生成一个艾里圆盘并将其添加到现有的像素值中(多个附近的恒星将有重叠的圆盘，这些圆盘应该加在一起)。

我将简单地生成此函数并在像素坐标处对其进行采样。请注意，Airy 磁盘在距中心相对较短的距离处将非常接近于零，因此您可以在评估函数的中心周围定义一个小区域，例如 7x7 像素。这将节省大量计算。

为了进一步简化实现和计算成本，您可以使用高斯近似艾里圆盘。请注意，成像光学元件(包括大气)中的任何缺陷都会导致投影点不太像艾里圆盘，而更像高斯，因此这根本不是一个糟糕的近似值。

使用 DIPlib(我是作者)，您可以通过调用dip::DrawBandlimitedPoint向图像添加高斯点：

constexpr std::size_t N = 10;
double coordinates[N][2] = {...};
double magnitudes[N] = {...};
dip::Image image({1024,1024});
for (std::size_t ii=0; ii<N; ++ii) {
dip::DrawBandlimitedPoint(image, {coordinates[ii][0], coordinates[ii][1]}, {magnitudes[ii]}, {1.0});
}

该函数调用中的{1.0}是高斯点的西格玛。调整此值以匹配您正在模拟的光学器件。该代码生成单精度浮点图像。您可以在适当缩放后将其转换为整数类型，例如：

image *= 10;
image.Convert(dip::DT_UINT16);

绘制艾里磁盘会更复杂一些。

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