We show that a Denoising Diffusion Probabalistic Model (DDPM), a class of score-based generative model, can be used to produce realistic mock images that mimic observations of galaxies. Our method is tested with Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) grz imaging of galaxies from the Photometry and Rotation curve OBservations from Extragalactic Surveys (PROBES) sample and galaxies selected from the Sloan Digital Sky Survey. Subjectively, the generated galaxies are highly realistic when compared with samples from the real dataset. We quantify the similarity by borrowing from the deep generative learning literature, using the `Fr\'echet Inception Distance' to test for subjective and morphological similarity. We also introduce the `Synthetic Galaxy Distance' metric to compare the emergent physical properties (such as total magnitude, colour and half light radius) of a ground truth parent and synthesised child dataset. We argue that the DDPM approach produces sharper and more realistic images than other generative methods such as Adversarial Networks (with the downside of more costly inference), and could be used to produce large samples of synthetic observations tailored to a specific imaging survey. We demonstrate two potential uses of the DDPM: (1) accurate in-painting of occluded data, such as satellite trails, and (2) domain transfer, where new input images can be processed to mimic the properties of the DDPM training set. Here we `DESI-fy' cartoon images as a proof of concept for domain transfer. Finally, we suggest potential applications for score-based approaches that could motivate further research on this topic within the astronomical community.


翻译:我们显示,一个基于分数的基因模型(DDPM)可以用来制作模拟星系观测的实实在在的模拟图像。我们的方法是用从Sloan数字天空勘测(PROBES)样本和从Sloan数字天空勘测(PROBES)中挑选的星系的摄影测量和旋转曲线观察系统(PROBES)来测试星系的暗能量光谱仪(DDPPM)成像。表面上,产生的星系与真实数据集的样本相比是非常现实的。我们通过从深层基因学习文献中借用“Fr\'echet 感知距离”来量化相似性,以测试主观和形态相似性。我们的方法是用暗能量光谱仪(DEPM)来测试星系的暗中物理特性(例如总尺寸、颜色和半光环)观察。DDP方法比Adversari 网络等其他基因分析方法更精确和更现实化的图像。我们用这个系统内部的精确的数值模型来测量。

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