Адаптивный фотоприемник

[krussh]

Какой смысл "попадать в пиксел, если звезда размазана на 10 пикселов?

В понимании "что делать" я вижу несколько проблем, одна из которых -
как обсчитать центр тяжести изображения звезды в терминах строка/столбец (изображение не симметрично яркость пикселов - разная и имеются радиальные разрывы).
Считать нужно быстро, двоичной арифметикой , возможно, итерративно.
Может кто - либо предложить метод или литературу?

пункт 2.2

там простейшая математика.
вот так это на шарпе
 //centering routine, return a shift of star from center of input matrix
        private PointF center(Int16[,] input, Int32 offset, float sky)
        {
            Int32 ii, jj;
            Double XSum = 0, YSum = 0, MSum = 0;
            float radius;

            for (ii = 0; ii < 2*offset; ii++)
            {
                for (jj = 0; jj < 2 * offset; jj++)
                {
                    radius = (float)Math.Sqrt((ii - offset) * (ii - offset) + (jj - offset) * (jj - offset));
                    if (radius <= RAper)
                    {
                        XSum = XSum + (ii * (input[ii, jj]-sky));
                        YSum = YSum + (jj * (input[ii, jj]-sky));
                        MSum = MSum + (input[ii, jj]-sky);
                    }
                }
            }
            PointF result = new PointF((float)((XSum / MSum)-offset), (float)((YSum / MSum))-offset);
            return result;
        }

[Piter_Korn]

Большое спасибо!
Действительно, достаточно просто, теперь нужно это запихнуть а микропроцессор.
Еще раз благодарю.

[Дмитрий Иванов]

На русский переведите, плз.
Я правильно понимаю политику партии? - целевой пиксел перемещается по сигналу с гид. матрицы? Т.е. ни а какой адаптивности, в свете последних решений, речи не идёт, только о некой АКТИВНОСТИ?

[ekvi]

Вадим, очень признателен, что и в этом проекте Вы принимаете живое участие.
Я посмотрел Ваши материалы. Еще ранее Владилен в связи с радиусом Фрида давал ссылку на лекции Токовинина-Ларичева и др.
Общее знакомство я получил еще в 1980х из книг Михельсона, Щеглова и Витриченко.
Не совсем понятен вклад Колмогорова в теорию АО. Но в целом уже сложилось общее представление о свойствах атмосферы.

В нашей ситуации наибольший вклад внесли графики Serj'а. Надеюсь, он не станет протестовать, если их снова здесь показать.
Многие воспроизводят практически те же графики. Зависимость "амплитуда - частота" для турбуленции примерно соответствут экспоненциальной.  Для нас важно то, что уже после 10-20 Гц эта амплитуда не превышает 1/4 сек.дуги, что соответствует дифракционному пределу для апертур 500 мм. А далее - для нас частоты уже "не страшны".

Поскольку мы вознемерились не посмаковать теорию и трудности проблемы, а получить осязаемый результат, то придется теоретикам потерпеть наши "грубые" препарации.

Думаю, на данном этапе не стоит вдаваться в детали - после очерчивания границ и выбора целевого результата мы и займемся частностями, распределив их между собой согласно компетенции, наклонности и необходимости.

Все-таки никто из участников не высказался о параметрах предстоящего продукта (мои цифры - в []):
- Ф, мм                                 [310]
- F, мм                                  [3000]
- снимаемый объект,           [юпитер]
- желательное разрешение, [0.4"]
- общий состав девайса:       
[
= телескоп Грегори Гамильтона
= параллактическая монтировка с приводом МТ3С
= оригинальная плата с матрицей 27.5мм,9х9мкм
= быстрогид,
]
- делаем простейшую систему или средней сложности, со своей платой, со встроенным процессором и предобработкой данных
[простейшую с быстрогидом - для проработки "темных" мест]
и т.д. и т.п.

Без согласования исходных представлений наша команда будет напоминать крыловскую тройку "л-р-щ".

[Serj]

Не стоит переоценивать мой скромный вклад. Мой эксперимент лишь показал необходимую частоту для тип/тилт коррекции. Но не забывайте, что это позволит подавить лишь смещения центроида, а его полуширина зависит от аберраций более высоких порядков, для которых частоты вероятно будут выше, а методы исправления практически недоступны (пока). В том же эксперименте видно, что при ужасной атмосфере результирующая полуширина после коррекции смещения более чем вдвое превышает диффракционный предел инструмента.
А Колмогоров великий мужик, он кроме модели атмосферной турбулентности еще много чего сделал.

[ekvi]

Дмитрий!
Хотел просветиться, что такое "быстрогид", но Яндекс знает только, как быстро приготовить яичницу.

Конечно, по названию нетрудно догадаться, но в чем разница быстрого от просто гида?
Можно ли в быстрогиде применить не 4 ограничивающих площадки, а полноценную веб-, охран-матрицу -
с тем, чтобы на ее данных производить полноценный анализ состояния атмосферы?
Кстати, по такой матрице будет более устойчивое ведение, без срывов.

Растолкуйте, пожалуйста, этот неологизм.

[ekvi]

Спасибо, Serj!
Ваша заслуга не только в том, что Вы своевременно "родились", но в том, как Вы все это подали.
Кстати, по предварительным данным у Вас были цифры 6-8", а на заключительном графике цифры пронормированы к единице?

Как Вы заметили, пока я предлагаю опустить вопрос о концентрации излучения в единое пятно, а на автомате ловить затишье атмосферы.
Хотя на таких частотах и обычный процессор управился бы (без встраивания граф.процессора), но у нас не хватит квалификации воспользоваться возможностями параллельной обработки информации. "Другие придут, сменив уют на риск и непомерный труд..."

А Колмогоров - глыба, наверное, не только "атмосферная"!

[ekvi]

Петр, а у приведенной Вами матрицы есть название?

[Piter_Korn]

Так это kaf6303, она самая. Я сразу набрал ее в Google, а он пререадресовал меня на Клауди в какую-то конференцию.
По поводе ТТХ, я больше тяготею к Ф300, F 3000. Осн. камера ф.а. Кенон.

Считаю что гид. камера должна быть отделена от основной, по типу внеосевого гида. Гид. камера , скорее всего, должна быть - охранной - у них небольшое разрешение, маленькая матрица, физический (быстрый) интерфейс, бюджетная цена. Чувствительность некоторых типов - до тысячных долей люкса. Но что самое привлекательное - у них простая синхронизация, КСС - Комплексный Синхро Сигнал. На таймерах микропроцессора можно посчитать пиксели в строке и номера строк, таким образом сформировать "маркер" для опорной звезды и двигать его, при необходимоти. Внутри маркера отслеживать изменения и формировать сигнал для гидирования.

[Serj]

График был изначально нормирован, просто во втором вычтен тренд - видать полярка сбилась. Кстати, я в математиках не шибко селен, может где ошибочка вкралась... Do You speak Matlab?

[ekvi]

С матлабом я знаком в одно касание, но по Вашему алгоритму он напомнил мне Basic - прочесть не составит труда.
Вопрос не в языке, а в алгоритме, в логике обработки данных, которая "зашивается" в формульный аппарат - надо разбираться в ней.
Тем более, что при сборе информации Вы применили несколько технологий и аппаратур.

Качественно Ваши графики совпадают с таковыми по литературным данным, в частности, для апертуры 250мм.
 Будучи пронормированными к 1", они универсальны.
Но нельзя забывать и о зависимости графика от апертуры, на которую обратил внимание ysdanko (post #146 в теме "Возможна ли для ЛА Адаптивная Оптика?"): при увеличении апертуры амплитуда низкочастотных колебаний возрастает.
Но, поскольку мы сориентировались на любительский диапазон апертур, то можно пока и об этом "забыть".

[ekvi]

Какой смысл "попадать в пиксел, если звезда размазана на 10 пикселов?

На этот вопрос - косвенно - уже отвечал Д.Иванов.
Петр, если Вы еще не посмотрели в-ролик дрожания звезды Процион, записанный Serj'ом, посмотрите - и у Вас сражу же исчезнут сомнения и вопросы.

Здесь я только сделаю набросок алгоритма деконволюции изображения по всей рабочей матрице.
Гидирование ведется быстрогидом. Гид работает в режиме видео с частотой 25-40 к/с (это - как скажет Д.Иванов, но чем выше, тем лучше).
Каждый кадр анализируется в реальном времени на предмет размера турбулентного пятна по гидируемой звезде. При достижении порога (0.5") и лучше, о котором говорил Д.Иванов, включается рабочая матрица и накапливает сигнал до момента своего насыщения или до команды отключения, пришедшей с быстрогида при ухудшении видимости.
Это - простейший алгоритм a'la Registax реального времени.

Следующим этапом должен следовать более серьезный подход с привлечением алгоритма "устранения расфокусировки" (deconvolution).
Как его можно реализовать?
Информация по-прежнему берется с матрицы быстрогида. Звезда ведь не сразу рассыпается, а претерпевает некоторые этапы этого дробления, которые фиксируют кадры матрицы быстрогида.
На каждом этапе дробления звезды, анализируя эти кадры, процессор фиксирует положение и интенсивность каждого элемента фрагментации и переносит это состояние на КАЖДЫЙ злемент изображения, фиксируемый рабочей матрицей, и производит его консолидацию.
В отличие от деконволюции, применяемой в программах пост-обработки изображений, наша процедура имеет в качестве объективного критерия эталон, полученный с матрицы быстрогида.
Корректность переноса алгоритма деконволюции с гидируемой звезды на все изображение определяется как глубиной когерентности, так и углом изопланатизма всей системы. Проще говоря, в этой области возможности адаптивного ФП совпадают с таковыми для АО, но в отличие от посленей за опорную звезду принимается гидируемая звезда.

Так что, Петр, глазам страшно, но руки преодолеют все!


Думаю, критики и скептики не позволят нам оступиться, за что им заранее огромное спасибо!

[krussh]

Графики Serj очень похожи на правду. Но беда в том, что получены на относительно малой апертуре, сравнимой с радиусом Фрида, в этом случае превалирует наклон волнового фронта. Кстати, частота прямо пропорциональна скорости ветра и обратно пропорциональна радиусу Фрида.
При увеличении апертуры амплитуда и частота смещения центроида будет падать, начнут превалировать искажения более высоких порядков.
Не удивлюсь, если вторичные пики на периодограммах  связаны с собственными частотами монтировки))

про быстрогид, он же локальный корректор:
http://mavr.sao.ru/hq/vsher/reports/report2001/node10.html

http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CGQQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.sao.ru%2Fhq%2Fvsher%2Fmanuals%2Flocal_guide.ppt&ei=ohMeUMeXIaWH4gTFj4H4Dw&usg=AFQjCNGpD-6hPIOgkAF12t51ibF3uUS5eg&sig2=8VZvnz6Jtiq-AKwK6LLiVA

http://www.dissercat.com/content/razrabotka-i-issledovanie-programmno-apparatnykh-vychislitelnykh-sredstv-avtomatizatsii-pret
Дисер Миши могу спросить, если он не в отпуске.

если ограничиваться задачей наблюдения Юпитера, то проще и лучше Lucky imaging ничего не придумать.

ПС. Тип-тилт и его модификации - примитивная, но все же адаптивная оптика, реагирующая на изменения в реальном времени.

[ROVIAN]

Думаю, критики и скептики не позволят нам оступиться,

Все у нас на крючке. 

[Дмитрий Иванов]

http://www.dissercat.com/content/razrabotka-i-issledovanie-programmno-apparatnykh-vychislitelnykh-sredstv-avtomatizatsii-pret
Дисер Миши могу спросить, если он не в отпуске.

Да, спросите обязательно! Очень интересно.

[ekvi]

вторичные пики на периодограммах  связаны с собственными частотами монтировки

...Serj'а?

[Piter_Korn]

Решено! Делаем БТА №... 2.
А к Остапу Бендеру это какое-либо отношение имеет??

[krussh]

вторичные пики на периодограммах  связаны с собственными частотами монтировки

...Serj'а?

да. но это есть у всех монтировок. все они так или иначе трясутся.

[ekvi]

При увеличении апертуры амплитуда и частота смещения центроида будет падать, начнут превалировать искажения более высоких порядков.

ysdanko и др. еще на многие нюансы нам укажут - не забывайте о "микроскопе".
Нас интересует "слон".
Поставьте в любой локальный участок 20м-телескопа маленький - видите какие-то учащения его пульса (я не имею в виду от близости к гиганту, а так, будто его и нет)? Высокочастотная локальная картина - статистически - сохраняется. О чем же беспокойства?!

Другой вопрос, что при ухудшении видимости с 1" до 3" амплитуда локальных частот большого телескопа возрастет так же, как и маленького. То есть картина, записанная Serj'ом не изменится.
Так мы сечйас, на берегу, это и определяем - какие верхние частоты (=амплитуды) мы способны "освоить".

[krussh]

вот еще немного полезной информации о зависимости seeing от апертуры и величины экспозиции.

http://www.telescope-optics.net/seeing_and_aperture.htm
http://www.telescope-optics.net/seeing_error.htm