月球暗境-科學人雜誌
科技

月球暗境

2022-03-01 張康妮(Connie Chang)
新的影像處理演算法能顯露月球恆暗區的極地面貌。
▲不見天日:月球南極的某些區域永遠籠罩在黑暗中。

在月球南北極附近的某些區域,陽光永遠不會直射,終年籠罩在黑暗之中。近期研究顯示,這些所謂的恆暗區(PSR)有豐富的儲冰層,或許能揭露早期太陽系的一些細節;日後造訪的太空人也能藉此製造燃料與其他資源。然而,很難利用繞月衛星拍攝這些區域並進行研究。PSR確實會反射出一些光子,但常被攝影機的雜訊與量子效應淹沒。

最近有研究團隊提出一套深度學習演算法,能濾除干擾並觀測到PSR。發表於去年9月的《自然.通訊》,論文主要作者、德國馬克士普朗克太陽系研究所行星科學家比克爾(Valentin Bickel)說:「處理過的影像能讓科學家辨識地質特徵,例如隕石坑與巨礫……直徑小至三公尺,這是前所未見的成果,解析度比過往增加了5~10倍。」

研究團隊使用七萬多張月球PSR(完全沒有光訊號)影像,搭配攝影機溫度與軌道位置的詳細資訊,訓練演算法辨識並濾除攝影機雜訊。接著,透過幾百萬張有日照的月球影像,搭配同一影像籠罩在陰影下的模擬情況,訓練演算法處理殘餘雜訊,例如移動光子的量子效應。論文共同作者、美國航太總署(NASA)艾密斯研究中心工程師羅培茲-佛蘭寇斯(Ignacio Lopez-Francos)表示,必須借助電腦來模擬有陰影的情況,因為有日照的PSR影像並不存在。類似技術也用於低光源數位攝影。

新加坡南洋理工大學資訊科學家李重儀(Chongyi Li)採用類似策略來強化水下影像,未參與研究的他評論:「在這類研究上運用機器學習很有趣,以這個案例來看,雜訊模型似乎很真實也很有用。」......


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