1. 研究目的与意义（文献综述）

在宇宙大尺度上，弱引力透镜效应能为的暗物质和暗能量的性质研究提供不依赖于模型的重要数据。弱引力透镜信号直接和透镜天体的引力势有关，是研究大尺度结构形成的有力工具，所以对其信号的分析可以得到前景天体如星系样本等的暗晕二维的密度轮廓、质光比；同时结合星系-质量交叉两点相关以及星系-星系两点相关，可以对星系形成模型进行约束。对前景星系样本弱引力透镜信号的研究，可以得到星系尺度暗晕的密度轮廓、质光比。故而，对大量星系图像中弱引力透镜效应的精确测量，是很多正在进行中或计划中的观测项目（如：des，hsc，kids，lsst等）的重要目标。

然而，弱引力透镜效应很难精确地测定，原因有以下几点：首先，相比其它效应，弱引力透镜的信号相对较弱；其次，背景光噪声和源的泊松噪声会对其形成干扰；再次，数字化图像的离散特性会带来像素化效应；最后，二阶的透镜效应同样会影响到最终结果。由于弱引力透镜信号很弱，所以信号的提取是一个相当精细得工作。在对单个星系的图像分析中，大部分星系都会受到观测条件影响而产生相对于内禀形状约0.3倍的形变；而通常的弱引力透镜效应引起的背景星系的形变约为0.001的水平。由此估算，平均要计算至少1000个背景星系在前景星系作用下的形变才有可能得到信号。此外，考虑到大气视宁度对星系图像产生0.01~0.1的系统误差影响，研究点扩散函数（psf）的影响，需要更多数目的背景星系叠加才可得到信号。这就要求测得弱引力透镜信号的标准是：（1）有足够多的背景星系图像；（2）图像有足够高的分辨率；（3）有一定精度的测光红移以便得到密度轮廓的信息；（4）望远镜巡天要足够深；（5）精确的图像处理管线。我所面对的问题是，在有一些实际天文图像中，由于硬件原因，图像中会不可避免的出现一些缺陷，这些缺陷比较明显，却没有一套方法进行剔除，我将设计一套算法将这些缺陷挑除，以免影响弱引力透镜信号的测量。

目前国内外在这一方向上并没有建立一套统一的标准，各研究单位有各自不同的统计方法，并且缺少一套完整的弱引力透镜研究体系，我们致力于设计出一整套弱引力透镜测量系统，并且希望新方法具有极其出色的速度和准确度。

2. 研究的基本内容与方案

众所周知，弱引力透镜信号直接和透镜天体的引力势有关，是研究大尺度结构形成的有力工具，然而弱引力透镜信号极其微弱，从天文图像、天文数据中提取出弱引力透镜信号十分困难，现在学术界已经发展出了很多有关弱引力透镜信号的统计方法，然而，由于数码照相机中ccd本身的问题，天文图像中不可避免的出现了各种各样的错误，即天文图像中存在缺陷，这些缺陷并不是由于物理现象引起的，而是由于硬件问题引起的。这些缺陷会在弱引力透镜的测量中产生影响，我们需要利用手段将这些含有缺陷的区域挑出来，再测量弱引力透镜。

在科学计算中常用的语言有fortran、python和matlab等，我计划从matlab入手，最后将算法移植到运行速度更快的fortran。

每种语言都有识别天文图像文件（.fits）的方法，需要先读取数据并设计程序利用计算机数字模拟天区图像。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，学习c 、python等编程语言。完成开题报告。

第4-7周：学习数字图像处理、图像缺陷特性、机器学习等基础知识，重点是聚类分类、svm、神经网络算法等。

第8-11周：选定所用手段或者算法，对天文图像进行处理。

4. 参考文献（12篇以上）

zhang j, luo w, foucauds. accurate shear measurement with faint sources[j]. journal of cosmology amp;astroparticle physics, 2013, 2015(1).

[2] zhang j, zhang p.approaching the cramer-rao bound in weak lensing with pdf symmetrization[j].2016.

[3] mandelbaum r, rowe b,bosch j, et al. the third gravitational lensing accuracy testing (great3)challenge handbook[j]. astrophysical journal supplement, 2014, 212(1).