一种基于小波变换的晚型星自动识别方法.pdf

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1、第25卷第7期光谱学与光谱分析Vol.25No.7pp1158-1112OO5年7月SpectroscopyandSpectralAnalysesJuly2OO5一种基于小波变换的晚型星自动识别方法刘中田1赵瑞珍2赵永恒3吴福朝11.中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室北京1OOO8O2.北京交通大学计算机与信息技术学院北京1OOO443.中国科学院国家天文台北京1OOO12摘要我国正在执行的大型巡天计划(LAMOST计划)急需晚型星的自动识别系统G然而在文献中尚未见到关于对晚型星有效自动处理方法的报道G文章旨在探索研究对晚型星自动处理的有效方法G在文章中晚型星主要是

2、指具有较强分子吸收带的恒星主要包括富氧的ML和T型星以及富碳的C星G通过研究我们发现:对晚型星光谱进行5层小波变换后第5层小波系数的频谱具有单峰分布的特性其能量主要集中在以单峰为中心的特征区间内;对于其他类型的光谱相应的频谱具有多峰分布的特点其频谱能量比较分散它们在晚型星特征区间内的频谱能量非常有限G基于上述发现给出了一种基于小波变换的晚型星自动识别方法G实验表明该方法是切实可行的并且具有相当好的鲁棒性G主题词小波变换;晚型星;天体光谱;分子吸收带中图分类号:TN911.7文献标识码:A文章编号:1OOO-O593(2OO5)O7-1158-O4经过流量定标处理因此只有相对流

3、量可以使用G另外引言LAMOST巡天得到的光谱复杂多样有恒星~星系~类星体和其他许多天体的光谱据我们所知在这个范围内还没有文人们普遍认为恒星的连续谱是由恒星的表面有效温献报道过晚型星的识别研究工作G本文所描述的小波滤波方度~重力加速度和化学丰度决定的其中热星连续谱的形状法仅需要流量相对定标就可以在巡天天体光谱范围内对是由中性氢原子的束缚-自由吸收所决定的冷星的连续谱晚型星进行识别G对于LAMOST即将产出的大量巡天观测则取决于负氢离子的作用[1][2]序列对G恒星的哈佛系统分类数据人工无法完成分类任务必须进行完全自动的处理应于恒星表面有效温度的下降晚型恒星的温度相对较e同时还

4、要兼顾算法的速度才能使得LAMOST望远镜在每低光谱特征主要表现在大量的分子吸收带上G当这类恒星个观测夜的数据能够得到及时处理[3]G对此本文在频域分的光谱进入我们目前设计的LAMOST分类系统[3]的时候析时采用快速FFT变换提高了识别算法的速度G宽的特征吸收带就会被当成连续谱的一部分而被去掉因此对光谱进行自动去连续谱以后特征谱线不明显G另一方面1小波域滤波器设计LAMOST产出数据的信噪比在1O左右晚型星的光谱经过自动去连续谱以后特征谱线可能会被噪声完全淹没G因此Daubechees小波以样条函数作为尺度函数g(I)然后利我们需要设计一种不依赖于谱线特征的识别方法在晚型星

5、用多分辨分析的方法构造出一类小波它易于实现快速算法光谱进入分类系统之前就把它识别出来留待后续处理G而被普遍关注[5]G下面我们就基于Daubechees小波进行滤波目前对恒星的识别方法主要是从其光谱型和光谱次型进器设计[]G行分析的GKurtz在他的博士论文中[3]如果可导函数应用交叉相关证认和主分量分析方法将MK分类方法应用到低分辨率光谱1-ikwH(w)=hke(1)(1.4nm)G覃冬梅等应用径向基神经网络的组合模型对恒~2k满足H(O)=1且H(w)22星光谱次型进行自动识别G现有的方法主要是在已知天体为+H(w+T)=1则尺度函恒星的前提下利用连续谱的信息进

6、行识别的[4]数g(I)的Foureer变换可写成G对于LAMOST来说其连续谱是没有标定的也就是说它没有收稿日期:2OO3-12-25修订日期:2OO4-O5-15基金项目:83计划(2OO3AA133OO)和国家自然科学基金(O2O2O13)资助项目作者简介:刘中田1979年生中国科学院自动化研究所博士研究生第7期光谱学与光谱分析1159+O^-zuc-pg(c)=eTH(2c)(2)p=1d2光谱小波系数W5f的频谱特征与晚型星判决通过设置u的值可使g(x)关于x=O对称0在上式中用2c代2替c,则可得^-zuc^g(2c)=eH(c)g(c)(3)傅里叶变换是一种基本

7、的信号处理方法,它将信号分解类似地,可选择G(c)使小波函数(x)的Forrier变换满足成不同频率的正弦函数的叠加,傅里叶变换的目的就是要找^-zuc^(2c)=eG(c)g(c)(4)出这些不同频率的分量函数0对于离散信号采用离散傅里叶为使小波函数(x)关于x=O反对称,尺度函数g(x)关于变换(DFT)进行分析0N点离散博里叶变换(DFT)可以表示x=O对称,我们选取抽样位移u=1/2,最后得到小波函数为(x)和尺度函数g(x)的Forrier变换为N-1nk2n+2F(k)=Zx(n)WNK=O