Seeing monitor

[ekvi]

можно поступить проще - делать длинную экспозицию для оценки фона неба а блеск полярной определять по суммам сотни-другой кадров.

С блеском понятно.
Но хотелось бы из ролика, записанного на неохлаждённую матрицу (даже не Каноновскую!), извлекать соотношение "блеск Полярной/ближайший фон", чтобы из этого соотношения составлять представление о прозрачности атмосферы: при малой турбуленции атмосфера м.б. мутной, малопрозрачной и это число будет малым, а, значит, снимки малоконтрастными.
Т.е. выше я хотел сказать об измерении не абсолютного значения фона неба, а этого относительного соотношения с целью оценки прозрачности атмосферы. Конечно, экспериментальные измерения покажут, целесообразно ли определять соотношение "блеск Полярной/ближайший фон"

[krussh]

а это оценка по какому критерию - максимальный пиксел или оценка объема сигнала звезды над усредненным темновым уровнем?

Это амплитуда фитированой МНК функции Гаусса. Не фотометрия, но близко к тому.

[krussh]

извлекать соотношение "блеск Полярной/ближайший фон"

для коротких экспозиций это будет соотношение "блеск Полярной/bias", сигнала от неба за такое время не накопить. если камера имеет стабильный gain и bias, то прозрачность можно оценить просто по потоку от Полярной.

[ekvi]

если камера имеет стабильный gain и bias, то прозрачность можно оценить просто по потоку от Полярной

Т.е. по яркости (блеску) Полярной?

[krussh]

Т.е. по яркости (блеску) Полярной?

да, просто извлекаем поток и все.

[ekvi]

QHY5 это жуткий 8битный отстой с адовыми полосами

Чтобы не блудить в потемках линюкса, хочется сделать программу замера сиинга под Виндоуз. Но выложенные Вами снимки испорчены указанными артефактами.
Выложите, пожалуйста, если у Вас есть, серию снимков (или AVI-ролик) Полярной без этих полос, чтобы по ним произвести отладку софта.

[mo]

QHY5 это жуткий 8битный отстой с адовыми полосами

Чтобы не блудить в потемках линюкса, хочется сделать программу замера сиинга под Виндоуз. Но выложенные Вами снимки испорчены указанными артефактами.
Выложите, пожалуйста, если у Вас есть, серию снимков (или AVI-ролик) Полярной без этих полос, чтобы по ним произвести отладку софта.

С этой камеры только так. На низком gain полосы очень заметны. На высоком звезда горит на самой маленькой выдержке. Нужно или затемнять объектив, или менять камеру.

[krussh]

Чтобы не блудить в потемках линюкса, хочется сделать программу замера сиинга под Виндоуз.

Так как все написано на Python, то программка работает во всех операционных системах. Нужно только поставить необходимые пакеты: Python, Numpy, Scipy, Pyfits.
Я писал и отлаживал на Win10/64.

[ekvi]

С этой камеры только так. На низком gain полосы очень заметны. На высоком звезда горит на самой маленькой выдержке. Нужно или затемнять объектив, или менять камеру.

программка работает во всех операционных системах. Нужно только поставить необходимые пакеты: Python, Numpy, Scipy, Pyfits.

Вопросы к krussh.
1. Как Вам удалось обработать снимки при таких помехах?
2. Где взять пакеты: Python, Numpy, Scipy, Pyfits?
3. Эти пакеты - отдельные приложения, связанные технологически? Или Ваша программа использует их как модули?

[krussh]

Вопросы к krussh.
1. Как Вам удалось обработать снимки при таких помехах?
2. Где взять пакеты: Python, Numpy, Scipy, Pyfits?
3. Эти пакеты - отдельные приложения, связанные технологически? Или Ваша программа использует их как модули?

1) Помехи существенные, но большой роли не играют. Их уровень меньше, чем сигнал от полярной во много раз. Положение центра изображения звезды определяется фитированием двумерной функции Гаусса или Моффата: F(x,y). Метод устойчив к помехам.

2) для 64-разрядной Windows можно взять все на нашем сервере: http://optlab.astro.usu.ru/Python/Python_main/
Если нужно 32-разрядный вариант, то попробую собрать коллекцию дистрибутивов там же.

3) Есть Python - очень удобный язык для обработки данных. К нему можно подключить (установить) дополнительные модули, например Pyfits - для работы с файлами fits, или Numpy - для работы с массивами. Я их вызываю и использую некоторые функции из этих модулей.

То же фитирование методом наименьших квадратов в Python/SciPy записывается в виде 6-8 строк кода и выглядит как "пожалуйста, подбери параметры функции, чтобы ошибка была не более, чем ххх". На большинстве других языков программирования это занимает несколько десятков или сотен строк кода и намного больше времени. Расплата за удобство - несколько большее время на выполнение расчетов по сравнению с хорошо написанным кодом на С или Фортране.

[ekvi]

Положение центра изображения звезды определяется фитированием двумерной функции Гаусса или Моффата: F(x,y). Метод устойчив к помехам...
... Python - очень удобный язык для обработки данных

Огромное спасибо, Вадим!
В названиях питон-модулей угадывается их назначение.
Как-то я до сих пор издалека наблюдал за развитием Питона, не вникая в его преимущества/недостатки. Поизучаю его на актуальном примере.

[mo]

К сожалению (в рамках этого проекта) временно избавился от гида на QHY5+искателе.
Будет ли полезно отснять серию кадров полярки на 250мм апертуре? Та же QHY5 (внеосевик) или QHY8L в главном фокусе.
Или слишком большая апертура, не вписывается в расчёт?

Соберу искатель + QHY5 и закреплю стационарно на полярку, но чуть позже.

[Gleb1964]

QHY5 это жуткий 8битный отстой с адовыми полосами

Чтобы не блудить в потемках линюкса, хочется сделать программу замера сиинга под Виндоуз. Но выложенные Вами снимки испорчены указанными артефактами.
Выложите, пожалуйста, если у Вас есть, серию снимков (или AVI-ролик) Полярной без этих полос, чтобы по ним произвести отладку софта.

С этой камеры только так. На низком gain полосы очень заметны. На высоком звезда горит на самой маленькой выдержке. Нужно или затемнять объектив, или менять камеру.

а темновую картинку не пробовали снимать, усреднять по нескольким кадрам и вычитать из изображения со звездой? Или полосы бегают?

1) Помехи существенные, но большой роли не играют. Их уровень меньше, чем сигнал от полярной во много раз. Положение центра изображения звезды определяется фитированием двумерной функции Гаусса или Моффата: F(x,y). Метод устойчив к помехам.

По поводу апрохимации функцией Гаусса - в логарифмическом пространстве это соответствует апрохимацией параболой. Если, например, в одномерном случае подгоняется гауссоида по трем максимальным точкам, то это одна короткая формула. Двумерный случай можно представить как два одномерных. Если же хочется использовать более трех точек (в одномерном случае), например, если колокол звезды достаточно широкий, то тогда нужна более сложная процедура регрессии параболы - это несколько формул. Самое хорошее отношение сигнал/шум будет при 3-х точках.

[mo]

а темновую картинку не пробовали снимать, усреднять по нескольким кадрам и вычитать из изображения со звездой? Или полосы бегают?

Ага. Бегают

Темновые дают незначительное улучшение в плане убирания откровенного битья. Самого-самого. Которое на обычной гид-выдержке (1..2с) успевает сгореть полностью, то есть не поддаётся калибровке ввиду нулевого ДД.

Отвратительный сенсор. Но уж, что есть. Да и с задачами (гид, allsky, seeing), худо-бедно, но справляется.

[krussh]

К сожалению (в рамках этого проекта) временно избавился от гида на QHY5+искателе.
Будет ли полезно отснять серию кадров полярки на 250мм апертуре? Та же QHY5 (внеосевик) или QHY8L в главном фокусе.
Или слишком большая апертура, не вписывается в расчёт?

Соберу искатель + QHY5 и закреплю стационарно на полярку, но чуть позже.

увеличение диаметра с 50 до 250мм приведет к уменьшению дрожания в 1.7 раза.
с другой стороны, намного большее фокусное расстояние может дать выигрыш. можно попробовать ради эксперимента.

[krussh]

По поводу апрохимации функцией Гаусса - в логарифмическом пространстве это соответствует апрохимацией параболой. Если, например, в одномерном случае подгоняется гауссоида по трем максимальным точкам, то это одна короткая формула. Двумерный случай можно представить как два одномерных. Если же хочется использовать более трех точек (в одномерном случае), например, если колокол звезды достаточно широкий, то тогда нужна более сложная процедура регрессии параболы - это несколько формул. Самое хорошее отношение сигнал/шум будет при 3-х точках.

как вариант, если нет возможности считать на Python. но трех точек мало. нужно использовать весь набор данных.
самое простое - считать центр тяжести изображения. просто и быстро. но метод неустойчив к горячим пикселям.

[ekvi]

самая большая сложность - точно определить положение звезды на каждом кадре и убрать тренд суточного движения звезды

самое простое - считать центр тяжести изображения. просто и быстро. но метод неустойчив к горячим пикселям

В Ваших питон-сценариях упоминается R3. Но даже с радиусом в 10 пикселей от ложных максимумов не удаётся избавиться.
Как быть?

[krussh]

самое простое - считать центр тяжести изображения. просто и быстро. но метод неустойчив к горячим пикселям

В Ваших питон-сценариях упоминается R3. Но даже с радиусом в 10 пикселей от ложных максимумов не удаётся избавиться.
Как быть?

1) Первый шаг программы - поиск максимального значения на кадре. Это накладывает ограничения на качество камеры и значение сигнала для звезды. Звезда всегда должна быть ярче, чем самый горячий пиксель.

2) Далее копируется область с размером 2*R3 вокруг этого пикселя, R3 оценивается как 10*FWHM, где FWHM  - грубая оценка (2-3 пикселя). Брать слишком маленькую область не надо - тогда сложно определит уровень фона.

3) Для этой области МНК фитируется двумерная функция Гаусса. Отдельные горячие пиксели и даже полосы слабо влияют на результат. Ну разве что попадают очень близко к центру звезды и имеют очень большое значение. Тестирование на кадрах QHY-5 показало, что все работает даже на "зебрах".
 
Именно этот шаг можно заменить и просто искать центр тяжести для изображения звезды. Область в этом случае нужно уменьшить до +-2*FWHM вокруг самого яркого пикселя. Если в этой области есть горячий пиксель или полоса, то она изменит положение центра тяжести. Частично эту проблему можно решить таким образом: выбираем пиксели на расстоянии между 3*FWHM и 6*FWHM, находим их медианное среднее (median) и стандартное отклонение (stdv), вычитаем из области median+3*stdv, все отрицательные значения принимаем равными нулю.

Если что-то не работает, то скиньте пару проблемных кадров, я посмотрю что там не так и как можно решить эту проблему.

[ekvi]

эту проблему можно решить таким образом...
Если что-то не работает, то скиньте ...

Я в восторге, у Вас всё решено блестяще!
Я тоже наживулил всё в Дельфи, но ключ к звезде еще не подобрал.

[Gleb1964]

1) Первый шаг программы - поиск максимального значения на кадре. Это накладывает ограничения на качество камеры и значение сигнала для звезды. Звезда всегда должна быть ярче, чем самый горячий пиксель.

на этом шаге можно пройти изображение суммой 3x3 пиксела - облегчит обнаружение на фоне шумов и горячих пикселов, если звезда несколько пикселов занимает. Положение максимальной суммы 3х3 даст положение звезды