Seeing monitor

[ekvi]

На графике добавил изображение границ пикселей матрицы: https://yadi.sk/d/DlaQYi2OraMRT,
чтобы видеть масштаб событий.

[mo]

На удивление легко запустил QHY5 на Orange Pi. Это дешёвый клон мини-компа Raspberry Pi.
А вот на оригинальной "малине" часа три возился с нулевым результатом.

Буду монтировать seeing monitor, раз так. На основе того 50мм объектива.

Это технический кадр самодельной AllSky на QHY5 и ширике.

[ekvi]

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.

Выполнил всё строго по инструкции - https://yadi.sk/d/xw9b7-HFrjy65.
Результат налицо (см. илл.): на первой илл. - без вычета фона, на 2й - с вычетом.
Эксперименты показывают: приближение зоны R3 к центру звезды (вплоть до R1.5) практически не влияет на значение вычисленного сиинга, который теперь почти совпадает с Вашим результатом.

Долго сокрушался, что не могу вставить в код своей программы функцию Моффата, но сейчас одумался.
Всмотритесь в 3d-изображение Полярной звезды: там, где фон вычтен по формуле B = B - (median + 3*Bsq), вне Звезды - тишь и благодать, а результат воспроизводит Моффата, который, как известно, имеет заострённую гауссоиду, т.е. игнорирует влияние периферии в изображении звезды.

А теперь вспомним, на какие нюансы просил обратить наше внимание GraY25:

А бывает, изображение в глобальном плане почти статично, но на крупном масштабе идёт высокочастотная дрожь (~20-40Гц), которая полностью замыливает результат и бороться с этим бесполезно. Изображение как сквозь поток раскалённых газов из паяльной лампы, но - амплитуда невелика..

Моффат (как и вычеты фона по Инструкции ...) при расчёте сиинга берёт за основу центральную часть звезды, в которой сосредоточена постоянная, слабо изменяемая турбуленцией часть излучения, НЧ её часть. Потому и сиинг - не более 2х секунд.
ВЧ же часть сосредоточена в подошве гауссоиды, которую Моффат игнорирует, а Инструкция велит выкорчёвывать, и мы сознательно теряем самую важную часть сиинга - ВЧ.

Конечно, для пуассоновских ядер галактик ВЧ - что слону дробина, но хочется подробностей в рукавах. А для этого придётся покорпеть-поэкспериментировать с программой.

[ekvi]

"Я верно понимаю, что для применения метода оценки размера / формы пятна нужен масштаб побольше имеющегося?"
Лучше, чтобы Масштаб был крупнее ...

Вчера сам же и обжёгся на этой рекомендации.
Взял ЗТ Ф50х450, приладил в фокусе веб-камеру Логитек с диагональю матрицы ~ 5 мм, навёл свой "девайс" на Полярную и думаю: "Почему звезду не видно?!" И начало доходить ...
Полярная смещена с Полюса мира ~ на один градус. В переводе на мм для F = 450 это ~ 8 мм. А чтобы каждую сессию не загонять звезду в поле зрения своего гида, матрица должна иметь меньшую сторону не менее 20 мм. На это у меня, например, способен только Кэнон. И это только один йок.
На большем плече (большем фокусе) след от звезды будет бежать по матрице быстрее, его форма станет более вытянутой, а ошибка в определении координат центра возрастёт. В программе krussh задействована функция Моффата, которая учитывает асимметрию гауссоиды, но и у неё ошибки увеличатся.

Так что хрен редьки не слаще, и рекомендация krussh о фокусе в 200 мм, видимо, оптимальна.

[Gleb1964]

Здесь желательна камера с глобальным затвором, а у веб-камер, как правило, режим бегущего затвора (rolling shatter). В таком режиме сначала делается сброс(reset) - строка за строкой, а после некоторого времени накопления производиться чтение матрицы, тоже строка за строкой. Получается, что середина времени накопления на каждой строке немного сдвинута по времени, экспонирование строк неодномоментно. При подвижном объекте съемки это приводит к геометрическим искажениям вертикальных линий.
Наличие данного искажения легко протестрировать, если сделать снимок камерой, поворачивая ее рукой - получаться характрерные параллелограммные искажения.

[ekvi]

Вчера вебку заменил Каноном. Но и в него Полярную тоже не было видно. Оказалось, за 2 года простоя полярная ось монтировки у моего астрографа "сбилась с курса".
Загнал Полярную в центр кадра и сделал несколько десятков снимков по 0.1с и по 1/50. Сегодня конвертировал и обрезал файлы.
Полярная была не в фокусе, и зелёный канал плохо обрабатывается программой (глючит). Кадры по синему каналу дали нормальный результат. Так что, как во всякой метрологии, требуется добиваться максимальной точности от всех компонентов установки.
Но основное резюме: если кадры сессии разрознены (нарушена последовательность кадров или они далеко разнесены во времени), результата либо не будет, либо он будет неверным, как это изображено на илл.
Но если кадры идут чередой, то всё будет ОК (2я илл), особенно с вычетом фона по рекомендации krussh.
Последняя версия delphi-SG: https://yadi.sk/d/xw9b7-HFrjy65

[ekvi]

Включил в программу на Дельфи расчёт низко-, средне и высокочастотного сиинга: https://yadi.sk/d/xw9b7-HFrjy65
Для НЧ пьедестал под полярной осаживается на медиану, для СЧ - на медиану + ср.кв., для ВЧ - на мед.+ 3*ср.кв. Медиана и ср.кв. величины яркостей пикселей определяются на зоне (r6 - r3) от Полярной звезды.
Программа на питоне от krussh вычисляет ВЧ-сиинг.

[Serj]

Здесь желательна камера с глобальным затвором, а у веб-камер, как правило, режим бегущего затвора (rolling shatter).

А какая разница, если для получения дрожания звезды используется всего несколько строк? К тому же в бегущем шум считывания обычно ниже.

[ekvi]

Мой отрицательный опыт с веб-камерой показал, что с ней - при размере малой стороны матрицы порядка 2 мм - ни о каком мониторинге Полярной не может идти речи. Матрица должна охватывать поле зрения порядка 2 градусов (0.035 радиан). Значит, фокус объектива гида д.б. не более 2/0.035 = 57 мм. Какое дрожание пятна можно засечь на таком плече при пикселе 3.2 мкм?!
Поэтому стоит ли далее вдаваться в иные нюансы вебок?

[ekvi]

"Действующее значение яркости" (Bsq) помогает сделать объективный вывод о состоянии атмосферы. Если сиинг (в понятиях адаптивной оптики) характеризует дрожание (турбуленцию) атмосферы, то Bsq за время сессии характеризует прозрачность атмосферы.
На иллюстрациях приведены результаты определения сиинга одним и тем же гидом. Видно, что в 1ю сессию и дрожание атмосферы ("Seeing"), и Bsq, были значительно лучше, чем они стали во 2ю сессию.

[ekvi]

Зато в этом примере видно, что, не смотря на заметное улучшение "сиинга" (= турбуленции атмосферы) по сравнению с 1й сессией, во время 2й сессии прозрачность атмосферы стала существенно хуже. Здесь требуется ввести интегральный показатель сиинга (в его буквальном понимании). Возможно, это будет произведение P = Bsq*(1/seeing).

[Ihtamnet II]

Есть еще такой метод мониторить сиинг. Весьма просто и не требует ничего дополнительно.

[mo]

Есть еще такой метод мониторить сиинг. Весьма просто и не требует ничего дополнительно.

Пролистал. По расстоянию между кратными звёздами?
Хороший метод. Но с поляркой проще в плане ненужности монтировки. Достаточно закрепить 50мм объектив с камерой, точнее с размером сенсора класса QHY5 (1/2") неподвижно.

Всё никак не вынесу объектив за сарай Скоро... надеюсь, будет поток данных, привязанный к реальным наблюдениям и FWHM на полученных во время основной съёмки кадрах.

[ekvi]

Пролистал. По расстоянию между кратными звёздами?

Как я понял, - по разделению двойных. Точнее, по размеру (по "пухлости") звёзд. Тоже - не плохо.

[ekvi]

Показатель Bsq/seeing, действительно, оказался показательным (см. илл). Только в SG он определён как Bsq/sqr(seeing), т.е. как отношение действующего значения яркого пикселя в изображении Полярной звезды за всё время сессии к квадрату "сиинга" (размаху дрожания изображения). Получилось нечто, вроде поверхностной яркости, так сказать, максимальная блескучесть.

[ekvi]

(продолжение). Для Кэнона всё подготовил, и, если сегодня будет небо, запишу ролики по 200-300 кадров.

При близких значениях нужно просуммировать показатели, вычисленные для разных частот дрожания изображения, и сопоставлять эти суммы. При таком подходе трудно ошибиться в оценке состояния атмосферы.

[ekvi]

Теперь в SG (https://yadi.sk/d/xw9b7-HFrjy65) полный джентльменский набор: вычисляется и дрожание изображения, и поверхностная яркость, и даже ЧКХ, извлечённая из суммарного пятна:

[ekvi]

Есть еще такой метод мониторить сиинг. Весьма просто и не требует ничего дополнительно.

К сожалению, "пятенный" метод требует максимально точной фокусировки: иначе Вы не поймёте, чем размазано пятно - турбуленцией, дрожанием монтировки, изначальной недофокусировкой или термо-расфокусировкой. А значит, Вы будете вынуждены постоянно за этим бдить.
"Макушечный" же метод, которым задача мониторинга сиинга первоначально решена krussh, практически безразличен к точности фокусировки, о чём автор решения вполне определённо говорит:

нам качество изображения ни к чему. Лишь бы что-то похожее на гауссиану было.

В Delphi-SG используется и яркостная макушка, и само пятно. Поэтому, чем точнее выдержана фокусировка, тем надёжнее будет оценка сиинга по пятну (его яркостные и размерные характеристики, ЧКХ).

[Rain Dog]

К сожалению, "пятенный" метод требует максимально точной фокусировки: иначе Вы не поймёте, чем размазано пятно - турбуленцией, дрожанием монтировки, изначальной недофокусировкой или термо-расфокусировкой. А значит, Вы будете вынуждены постоянно за этим бдить.

Главное чтобы была повторяемость условий. Т.е. снимать всё время на один и тот же инструмент, камеру и т.п. И не важно как там расфокусировано, какие аберрации влияют, главное чтобы каждый раз одни и те же. Тогда можно определить (для данного наблюдателя, в данный момент) хороший у него сиинг или плохой исходя из статистики. Но сравнивать с другим телескопом, камерой просто значения уже не получится.

[mo]

А как обеспечить одну температуру объектива зимой и летом? (= один фокус). Какие-нибудь пережатия, напряжения стекла, ту же шумность камеры (= температуру).
Не, мне кажется по пятну, хоть и удобно, но нет калибровочной базы.

Метод, предложенный на первых страницах тем и хорош, что сравниваются кадры, полученные сейчас и секунду назад. То есть иные внешние влияния, кроме измеряемых, сведены к минимуму.