基于结构先验的加权低秩去噪方法在短波红外恒星图像中的应用
吴超、
王克芳、
王腾、
杜冠正、
李晓燕、
陈凡生
《Sensors》:Structural Prior-Guided Weighted Low-Rank Denoising for Short-Wave Infrared Star Images
Chao Wu,
Kefang Wang,
Teng Wang,
Guanzheng Du,
Xiaoyan Li and
Fansheng Chen
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时间:2026年03月23日
来源:Sensors 3.5
摘要
在基于地面的短波红外(SWIR)天文观测中,探测器读出电路中的温度漂移通常会引入非线性的、空间分布不均匀的条纹噪声以及高斯噪声,这使得微弱的恒星目标容易被掩盖,难以检测。为了解决这一挑战,我们提出了一种基于结构引导的加权低秩去噪方法,用于处理红外恒星图像。该方法不仅超越了传统的空间滤波和标准低秩分解技术,还将物理先验与数学优化结合到一个统一的框架中。首先,利用恒星目标的点扩散函数(PSF)特性构建了一个分层结构滤波器,并将其进一步转换为自适应的先验权重。这种设计在迭代优化过程中既能保留微弱目标的能量,又能有效抑制噪声。其次,通过利用图像的全局空间相关性,将残余条纹和背景共同建模为低秩分量,以实现有效分离。最后,引入了双边随机投影(BRP)技术来加速加权软阈值迭代过程。在真实的基于地面的观测数据上的实验,以及消融研究和敏感性分析表明,该方法能够在低信噪比(SNR)条件下有效抑制结构化的条纹干扰,同时保留微弱的恒星目标。此外,加速模块进一步提高了计算效率,使得该框架更适用于实际的实时处理。
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