像素相位误差的特性*

曹西平，彭青玉，张庆丰

(1.暨南大学计算机科学系，广东 广州 510632;2.暨南大学，中法天体测量、动力学与空间科学联合实验室，广东 广州 510632;3.广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室(暨南大学)，广东 广州 510632)

根据Stone［1］的研究，在高斯函数拟合过程中为了避免像素相位误差，星像在半高全宽(FWHM——Full Width at Half Maximum)下最好大于4 pix。然而，无论是地面成像还是空间成像，均可能存在星像在半高全宽下小于4 pix的情况。例如，在地面观测中，美国海军天文台使用的双筒照相仪得到的图像就是欠采样的，从他们发布的UCAC(The US Naval CCD Astrograph Catalog)系列星表中［2－4］可以看到。他们虽然采用了不同模型对CCD图像中的星像进行拟合［5］，但像素相位误差依然存在。在空间观测中，Hubble空间望远镜WFPC2照相机的欠采样成像也是一个明显的例子。而且，由于这种欠采样，曾困扰Hubble望远镜高精度天体测量工作长达10年之久。Anderson和King提出了有效点扩散函数(ePSF-effective Point——Spread Function)新概念［6］，并利用抖动的图像序列提取精确的ePSF，基本上解决了Hubble望远镜图像欠采样的问题。然而，Anderson本人也承认求解ePSF的复杂性。当图像足够采样时，ePSF拟合法与经典的高斯拟合法相比，不会有精度上的增益。

为了更深刻地认识像素相位误差对天体测量的影响，在生成仿真图像上利用高斯函数作为点扩散函数模型，探究了影响像素相位误差的决定因素，也分析了像素相位误差对位置测量精度的影响。

1 像素相位误差与ePSF的概念

1.1 像素相位误差

像素相位是星像中心相对于像素边界的位置，方向的像素相位可分别定义为φ(x)=x－int(x+0.5)，φ(y)=y－int(y+0.5)，(x、y分别为星像中心的横坐标，纵坐标)。……