Поиск астрономического решения
Поиск астрономического решения является важным шагом в обработке астрономических изображений. Оно позволяет привязывать изображения к небесным координатам, что дает возможность определить, какой объект находится в поле зрения наблюдателя. Для работы многих инструментов Siril, таких как инструмент фотометрической калибровки цвета (PCC), необходимо достаточно точно знать координаты изображения.
Астрометрию в Siril можно выполнять несколькими способами:
С помощью специального инструмента, доступного через , или с помощью сочетания клавиш Ctrl + Shift + A.
Диалог поиска астрономического решения
Используя инструмент фотометрической калибровки цвета, основанного на том же инструменте, но расширенного для добавления анализа цвета звезд и сравнения с цветами звезд в каталогах для настройки цвета изображения, доступного в меню или с помощью сочетания клавиш Ctrl + Shift + P.
Инструмент фотометрической калибровки цвета
Используя команду ``platesolve``__, представленную в Siril 1.2.
Начиная с версии 1.2, астрономическое решение может осуществляться двумя разными алгоритмами. Первый был единственным в Siril до этой версии, он основан на алгоритме сопоставления звезд глобального каталога, пытаясь выровнять изображения на виртуальном изображении каталога с тем же полем зрения. Второй — новый, он использует внешнюю программу под названием solve-field из пакета Astrometry.net, установленного локально. Для платформ Windows самый простой способ получить её — использовать ansvr.
Астрометрическое решение требует несколько параметров, например, разрешение изображения. Окно инструмента помогает получить необходимые параметры, теперь мы посмотрим, как правильно их заполнить.
Параметры изображения
Координаты цели
Найти астрометрическое решение проще и быстрее, когда мы примерно знаем, где ищем. Системе поиска астрономического решения Siril, сравнивающей каталог с изображением, нужно знать приблизительное положение центра изображения, чтобы получить данные из каталога. Astrometry.net имеет все необходимые каталоги локально, поэтому может просмотреть их все, чтобы найти решение, но, конечно, гораздо быстрее указать ей откуда начать.
В настоящее время программное обеспечение для получения астрономических изображений (данных) часто также управляет телескопом и должно знать приблизительные координаты, где был сделан снимок. В этом случае, при использовании формата FITS, эти координаты будут предоставлены в метаданных изображения, в заголовке FITS. Это не всегда так, и, очевидно, не так, когда вместо FITS создаются изображения RAW DSLR.
При открытии окна астрономического решения или фотометрической калибровки цвета метаданные текущего изображения загружаются и отображаются в окне. Если координаты не отображаются вверху или если значения прямого восхождения и склонения остаются нулевыми, то потребуются дополнительные данные от пользователя. Если вы вообще не знаете, что это за изображение, используйте принудительное решение с помощью astrometry.net. В противном случае укажите экваториальные координаты (эпоха J2000), как можно ближе к центру изображения, либо заполните поля, если координаты вам известны, либо сделайте поисковый запрос по имени объекта (пока невозможно в командной строке и сценариях).
Текстовое поле в левом верхнем углу окна является полем поиска, нажатие на Enter или нажатие на кнопку Найти сделает веб-запрос для преобразования имени объекта в координаты. Для введённого имени могут быть найдены несколько результатов, они будут отображены в списке ниже. При выборе одного из них координаты в верхней части будут изменены.
Также можно выбрать сервер, на котором вы хотите выполнить запрос. Это не сильно повлияет на результаты, но не всегда каждый из них может быть в сети, тогда другие будут выступать в качестве резерва. Можно выбирать между CDS, VizieR и SIMBAD (используется по умолчанию).
Примечание
Если объект не найден, пожалуйста, измените введенное вами имя: вам нужно использовать имя, записанное в астрономическом каталоге. Например, для туманности Пузырь введите NGC 7635, а не Туманность Пузырь.
Поля координат заполняются автоматически, но можно задать их самостоятельно. Не забудьте поставить галочку в поле Ю, если искомый вами объект находится в южном полушарии неба (отрицательное склонение).
Разрешение изображения
Разрешение изображения является наиболее важным параметром для астрономического решения. В нашем случае она выражается в угловых секундах на пиксель и показывает, насколько сильно увеличено изображение неба, а значит, насколько широка область поиска.
Оно основано на двух параметрах: фокусном расстоянии и размере пикселя. Эти значения часто также доступны в метаданных изображения. Если они недоступны в изображении, используются значения, сохраненные в настройках. Значения изображений и настроек можно задать с помощью диалогового окна :guilabel:"Информация". В любом случае, проверьте отображаемое значение перед астрономическим решением и при необходимости исправьте. Если найдено астрометрическое решение, фокусное расстояние по умолчанию и размер в пикселях будут заменены. Такое поведение можно отключить в настройках.
Предупреждение
Если использовался биннинг, это должно быть указано в заголовке FITS, но это может иметь две формы: размер пикселя может оставаться неизменным, и для вычисления выборки следует использовать множитель биннинга, или размер пикселя уже умножен программным обеспечением для получения данных/изображения. В зависимости от конкретного случая, с которым вы сталкиваетесь, можно выбрать любую из форм в настройках или в окне Информация.
Размер пикселя указан в спецификации астрономических камер, и, как правило, его можно найти в Интернете для цифровых зеркальных фотокамер (DSLR) или других камер. Количество датчиков ограничено, и характеристики большинства из них известны.
Фокусное расстояние зависит от основного инструмента, а также от используемого заднего фокуса и корректирующих или увеличивающих линз. Укажите значение, максимально приближенное к тому, которое, по вашему мнению, является эффективным фокусным расстоянием. Если будет найдено астрометрическое решение, в результатах будет указано рассчитанное фокусное расстояние, и вы сможете повторно использовать его в своем программном обеспечении для получения данных/изображений и для дальнейшего использования инструмента.
При обновлении любого из полей разрешение пересчитывается и отображается в окне. Убедитесь, что значение максимально приближено к реальности.
Другие параметры
Наконец, в нижней части диалогового окна имеются три кнопки-переключателя:
Опция Уменьшить изображение уменьшает разрешение входного изображения для ускорения обнаружения звезд на нем. Недостатком этого способа является то, что он может не найти достаточно звезд или дать менее точное астрометрическое решение. Размер выходного изображения остается неизменным.
Если астрометрическое решение определяет изображение как перевернутое, при включенной опции Отобразить при необходимости, оно будет перевернуто в конце. Это может быть полезно в зависимости от программного обеспечения захвата изображений, если изображение имеет неправильную ориентацию при отображении в Siril (см. дополнительные объяснения).
При включении опции Автокадрирование (для широкого поля) выполняется астрометрическое решение только для центральной части изображения. Это делается только для широкоугольных изображений (больше 5 градусов), где искажения относительно центра достаточно велики, чтобы затруднить работу инструмента астрометрического решения. Игнорируется при использовании astrometry.net.
Параметры каталога
По умолчанию этот раздел недоступен, поскольку всевключен автоматический режим. Однако, сняв флажок "Авто (удалённый каталог) в зависимости от разрешения изображения, можно выбрать онлайн-каталог, используемый для обработки изображений. Выбор осуществляется между:
TYCHO2 — каталог, содержащий положения, собственные движения и двухцветные фотометрические данные для 2 539 913 ярчайших звезд Млечного Пути.
NOMAD — это простое объединение данных из каталогов Hipparcos, Tycho-2, UCAC2, Yellow-Blue 6 и USNO-B для астрометрии и оптической фотометрии, дополненных данными 2MASS в ближнем инфракрасном диапазоне. Набор данных объемом почти 100 ГБ содержит астрометрические и фотометрические данные примерно для 1,1 миллиарда звезд.
Gaia DR3, выпущен 13 июня 2022 г. Пятипараметрическое астрометрическое решение, положения на небе (α, δ), параллаксы и собственные движения даны для примерно 1,46 млрд источников с предельной звездной величиной G = 21.
PPMXL — каталог положений, собственных движений, 2MASS- и оптической фотометрии 900 миллионов звезд и галактик.
Bright Stars — звездный каталог, в котором перечислены все звезды со звездной величиной 6,5 или ярче, то есть примерно все звезды, которые видны невооруженным глазом с Земли. Каталог содержит 9110 объектов.
Примечание
Для использования этих онлайн-каталогов необходимо соединение с сетью Интернет.
Предел звёздной величины — это параметр, который позволяет вам ограничить величину звезд, запрашиваемых в каталоге. Значение автоматически рассчитывается исходя из разрешения изображения.
Использование локальных каталогов
Начиная с версии 1.1, выпущенной в июне 2022 года, появилась возможность использовать локально установленный каталог звёзд для автономной или более устойчивой работы. Каталог звёзд, который, на наш взгляд, наиболее соответствует нашим потребностям, — это каталог KStars. На самом деле он состоит из четырёх каталогов (задокументированных в руководстве KStars), два из которых не распространяются напрямую в основных установочных файлах KStars:
namedstars.dat — самые яркие звезды, у всех есть имена
unnamedstars.dat — также яркие звезды, но до 8-й звёздной величины
deepstars.dat — более слабые звезды, извлеченные из каталога Tycho-2, включающего 2,5 миллиона самых ярких звезд, вплоть до 12,5 звёздной величины
USNO-NOMAD-1e8.dat — фрагмент огромного каталога NOMAD, ограниченный фотометрической информацией B-V и собственным движением звезд в компактной двоичной форме, до 18-й звездной величины.
Сравнивая эти каталоги с онлайн-каталогом NOMAD, легко заметить, что многих звёзды отсутствуют. Если для вашей узкой области найдено недостаточно звёзд, вам все равно следует использовать удаленные запросы. При установке каталогов полезно увидеть, какие звезды на изображении будут использоваться для фотометрической калибровки цвета, то есть те звёзды, для которых доступна фотометрическая информация в каталогах. Сделать это можно с помощью команды nomad.
Скачивание
Первые два файла доступны в исходном файле KStars, каталог Tycho-2 из пакета Debian и каталог NOMAD из файлов KStars, как описано в этой небольшой статье по установке KStars. Он имеет несколько зеркал в сети Интернет, как указано в статьях.
Чтобы облегчить жизнь пользователям Siril, а возможно и пользователям KStars, мы выкладываем эти четыре файла в одном месте и в более сжатом формате. С алгоритмом LZMA (используемым xz или 7zip) размер файла составляет 1,0 ГБ вместо 1,4 ГБ у исходного файла gzip.
Чтобы пользователи из любой точки мира могли иметь доступ к быстрому скачиванию, он распространяется через BitTorrent. Используйте этот torrent-файл или следующую magnet-ссылку.
Более медленные прямые ссылки для скачивания доступны "здесь <https://free-astro.org/download/kstars-siril-catalogues/>"__ (щелкните правой кнопкой мыши на названии каждого файла слева и сохраните содержимое ссылки).
Установка в Siril
Файлы можно разместить где угодно, а их пути указать в настройках Siril, но для четырех файлов есть местоположение по умолчанию: ~/.local/share/kstars/ в Linux. Можно использовать ссылки на них, чтобы избежать ненужных копий. Теперь настройки можно менять из командной строки, используя команду set.
Когда эти файлы доступны и читаемы, Siril не будет использовать веб-сервис для получения астрометрических или фотометрических данных. Просмотрите сообщения на вкладке журнала или на консоли, чтобы убедиться, что файлы каталога используются так, как и ожидалось.
При необходимости для преобразования имен объектов в координаты будет использоваться только каталог SIMBAD, но это может потребоваться только в том случае, если программное обеспечение для захвата данных/изображений не записало координаты цели в заголовок FITS, или при использовании формата файла SER, который не может содержать эту информацию.
Использование
С добавлением новой связи между модулем Siril для астрометрических решений и локальным каталогом, а также новой связи между модулем Siril для фотометрической калибровки цвета и локальным каталогом была создана новая команда nomad для отображения того, какие звезды на изображении с астрометрическим решением содержат фотометрическую информацию (индекс B-V) и могут использоваться для калибровки.
В дополнение к функции аннотации объекта (см. аннотации), это хороший способ убедиться в том, что астрометрическое решение и изображение выровнены.
Настройка локальных каталогов
Техническая информация
Для фотометрии Siril использует только показатель цвета B-V, который дает информацию о цвете звезд. Затем три канала изображения масштабируются, чтобы дать наилучшее цветовое представление для всех звезд на изображении.
Для получения дополнительной информации о двоичном файле KStar см. эту страницу и это обсуждение на kstars-devel, а также некоторые заметки по разработке на Siril здесь и здесь.
Контрольные суммы Sha1 для 4 файлов каталога:
4642698f4b7b5ea3bd3e9edc7c4df2e6ce9c9f7d namedstars.dat
53a336a41f0f3949120e9662a465b60160c9d0f7 unnamedstars.dat
d32b78fd1a3f977fa853d829fc44ee0014c2ab53 deepstars.dat
12e663e04cae9e43fc4de62d6eb2c69905ea513f USNO-NOMAD-1e8.dat
Лицензии для 4 файлов с каталогами.
Использование локальной версии astrometry.net
Начиная с версии 1.2, solve-field, решатель из пакета astrometry.net, может использоваться Siril для поиска астрометрических решений изображений или их последовательностей.
Для платформ Windows самый простой способ получить его — использовать ansvr. Если вы не меняли каталог установки по умолчанию, то есть оставили %LOCALAPPDATA%\cygwin_ansvr, Siril будет искать его без дополнительной настройки. Если у вы используете cygwin и вы собрали astrometry.net из исходников, вы должны указать расположение корня cygwin в Настройках.
Для MacOS следуйте этим инструкциям. Установите с помощью homebrew и добавьте его в PATH. Также убедитесь, что программа работает для тестовых образов, как указано в инструкции, и вне Siril.
Для ОС, отличных от Windows, исполняемый файл должен быть найден в PATH.
Использование этого инструмента позволяет вслепую находить астрометрическое решение изображения, без априорного знания области неба, которую оно содержит. Поскольку это специализированный и проверенный инструмент, который также может учитывать искажение поля, это также хорошая альтернатива модулю поиска астрометрических решений Siril в случае, если он не сработает.
В большинстве случаев настройки по умолчанию дают хороший результат. Но если вы захотите, то из можно изменить с помощью команды :ref:`set <set>`(значения по умолчанию указаны в скобках) или на вкладке настроек :ref:`Астрометрия <Preferences/preferences_gui:Astrometry>_. Насколько широк диапазон допустимых масштабов (15%), насколько велик радиус поиска по исходным координатам (10 градусов), порядок полиномиального искажения поля (0, отключено), удаление или не удаление временных файлов (да), использование результата в качестве новых значений по умолчанию для фокусного расстояния и размера пикселя (да).
Индексные файлы
Для работы Astrometry.net необходимы индексные файлы. Мы настоятельно рекомендуем использовать последние индексные файлы, доступные на их сайте, т. е. серии 4100 и 5200. Поле зрения каждой серии описано на их странице github. (официальная документация пока не включает эту таблицу).
В системе на базе Unix вы можете просто следовать инструкциям в документации.
В Windows, если вы используете ansvr, эти последние индексные файлы не будут доступны в Index Downloader. Но ыы все равно можете загрузить их отдельно и сохранить там, где хранятся другие индексные файлы (рекомендуем удалить старые файлы, хотя это может испортить Index Downloader).
Как это работает
Как и при использовании модуля поиска астрометрических решений Siril продолжит извлечение звезд из ваших изображений (чтобы воспользоваться преимуществами внутреннего параллелизма) и отправит этот список звезд в astrometry.net solve-field. Если в дальнейшем вы захотите, чтобы astrometry.net параллельно выполняла поиск в индексах, вам нужно будет указать это в файле astrometry.cfg.
Обнаружение звёзд
По умолчанию обнаружение звезд использует алгоритм findstar с текущими настройками. Он отлично подходит для поиска множества звезд, но в некоторых случаях мы хотели бы обнаружить звезды вручную или просто посмотреть, какие из них используются. Первым шагом будет открытие окна Динамическая PSF и запуск обнаружения звезд, затем настройка параметров (см. соответствующую документацию).
Другой подход — выбрать звезды одну за другой, обведя их рамкой, а затем, щелкнув правой кнопкой мыши, выбрать Выбрать звезду. Чем больше звезд выбрано, тем больше вероятность того, что алгоритм сработает.
Затем в окне Астрономическое решение разверните раздел Настройки изображения и активируйте использовать локальный решатель astrometry.net. Вместо запуска findstar, будет использован текущий список звёзд.
Понимание результатов
Когда астрометрическое решение найдено, мы можем увидеть на вкладке Консоли сообщения такого рода:
232 pair matches.
Inliers: 0.996
Resolution: 0.196 arcsec/px
Rotation: -115.21 deg (flipped)
Focal length: 3959.95 mm
Pixel size: 3.76 µm
Field of view: 31' 15.46" x 20' 51.09"
Saved focal length 3959.95 and pixel size 3.76 as default values
Image center: alpha: 21h32m41s, delta: +57°36'22"
Flipping image and updating astrometry data.
Астрометрическое решение дает нам экваториальные координаты центра изображения J2000, проецируемый на небо горизонтальный и вертикальный размер изображения, фокусное расстояние, которое может дать это поле для заданного размера пикселя и, следовательно, фактическое разрешение изображения, угол, который изображение образует с северной осью, и некоторую информацию о том, сколько звезд можно использовать для достижения решения.
Если это не удается, проверьте правильность начальных координат и размера пикселя и попробуйте изменить входное фокусное расстояние с коэффициентом 2, это изменит количество звезд, загруженных из каталогов, и, возможно, будет обнаружено больше звезд. Если модуль поиска астрометрических решений Siril не найдет решения, для этого все равно можно использовать внешний инструмент, решение в любом случае будет записано в заголовке FITS.