Tähtien kirkkauden mittaus CCD kuvista.

[Timo Kantola]

Ensimmäisessä osiossa kuvien kalibrointi MuniWin ohjelmalla

Valokäyränteko FotoDif ohjelmalla:
http://foorumi.avaruus.fi/index.php?topic=12771.msg119343#msg119343


Kalibrointi, Muniwin ohjelmalla
 
Muniwin luo kalibroidut kuvat ja sisällyttää niihin alkuperäisen aikaleiman - toisin kuin IRIS - ja Muniwinllä kalibroituja kuvia pystyy käyttämään aikasarjojen fotometrisiin mittauksiin. Muniwin pystyy kaikenlaisiin hommiin varsinkin fotometrisiin mittauksiin, mutta en ole päässyt siihen viellä kunnolla sisälle. Joten käytän sitä tässä vain kalibrointiin.  Kummemin esittelemättä:

Oletan että sinulta löytyy bias,dark,flat kuvat + jonkunlainen sarja kuvia kalibroitavaksi.

Muniwin kotisivut: http://c-munipack.sourceforge.net/
Download cmunipack-2.0.10-win32.exe (10.4 MB)
http://sourceforge.net/projects/c-munipack/files/

Alkuvalmisteluna - tee työkansio, ja anna sille nimeksi esim: MuniPac.
Työkansioon, MuniPac, tee kansiot:
- bias (laita biaskuvasi tänne)
- dark (tänne darkit)
- flat   (tänne flatit)
- kohde (kalibroitavat kuvat tänne, tässä tapauksessa UX Uma)

Lataa Muniwin. Asenna ja käynnistä.

Master Bias:
1 Klikkaa Create a new project,
2 Klikkaa Master bias frame, ja anna projektin nimeksi Bias, klikkaa OK. Katso kuva 1

3 Ikkunasta "Add individual files to the project" ja etsi luomasi bias kansio
josta löydät bias kuvasi. Kansioita voi navigoida ikkunan yläriviltä sekä vasemmasta
pystyrivistä .
4 Maalaa hiirellä bias kuvat jotka pinotaan master bias kuvaksi.
Klikkaa add, kun kuvat lisätty klikkaa -> Close. Katso kuva 2
   Jos kuvien seassa on kuvia joilla on toisistaan poikkeava valotusaika, niin täppä kohtaan jossa on biaskuvan (kameran lyhyin mahdollinen) valotusaika, tai jos valotukset on muutaman sadasosan sisään samat kaikilla, niin täppä kohtaan all. Ja klikkaa Forward.

Nyt kun kuvat on ladattu projektiin, voi tarkastella avaamiasi kuvia. Aktivoi joku kuvista (klikkaus kuvan nimeen). Suurennuslasi kuvakkeella pääset tarkastelemaan kuvia yksitellen. Preview / View valikosta voit valita vääräväri esityksen
(pseudo-color image). Oikean puolimmaisella Thumbnails kuvakkeella saat katsottavaksi suuremman joukon kuvia kerralla.

 Punasella ruksilla voi poistella projektista yksittäisiä kuvia (kuva ei deletoidu, vaan poistuu vain projektista) Katso kuva 3

5 Seuraavaksi klikkaa Express reduction kuvaketta (juokseva henkilö), ja ok. ....Prosessing.... OK.

6 Tämän jälkeen klikkaa Make master bias frame ja save. Katso kuva 4
Making output file..../.... kone jäätyy hetkeksi, menee minuutti pari - riippuu kuvien määrästä, koosta ja koneen tehoista.
Kun valmis -> OK. näet lopputuloksena master bias kuvan joka on automaattisesti tallennetu Bias kansioon - itse asiassa
Bias kansioon on nyt luotu toinen Bias kansio (MuniPac->Bias->Bias) siellä sijaitsee ohjelman luomat Bias.cmpack, masterbias.fts
sekä kansio Bias.cmpack-files jossa on kuvat joilla ohjelma työsti varsinaisen master bias kuvan. Alkuperäiset
bias kuvat ovat koskemattomina

Master bias on nyt ok.

[Timo Kantola]

Bias kalibroitu darkki:

Klikkaa: Create a new project,
- Klikkaa Master dark frame, ja anna projektille nimeksi Dark
  Valitse "Location" kohdasta kansio missä darkkisi ovat -> OK. Katso kuva 5
- Use factory defaults -> OK.
- Klikkaa "Add individual files to the project", valitse kansio ja maalaa dark kuvat joista master dark tehdään.
- tarkasta kuvat (suurennuslasi työkalu) että darkit on ok.-
- klikkaa vihreää oikeinmerkki kuvaketta Convert input files to working format , ja sieltä Options -> Calibration ja täppä kohtaan Advanced. -> OK. Sekä -> Execute....-> OK.  Katso kuva 6
Yläriville ilmestyy uusi "B" ikoni (Make bias-frame correction) klikkaa siihen ja Execute.  Katso kuva 7
Nyt suorittaa Bias korjauksen darkeille. Bias korjattujen darkki kuvien merkikki muuttuu vihreästä heittomerkistä B:ksi.
Kun valmis klikkaa Make master dark frame ikonista -> Save...  Katso kuva 8
Kun valmis, tulee bas kalibroitu master dark näkyville. Darkki on automaattisesti tallennettuna Darkki kansiossa.

Bias korjattu darkki on nyt ok.

[Timo Kantola]

Bias korjattu Flatti

Klikkaa: Create a new project,
- Klikkaa Master flat frame, ja anna projektille nimeksi Flat.
  Valitse Location kohdasta kansio missä flattisi ovat -> OK. Katso kuva 9
- Use factory defaults -> OK.
- Klikkaa "Add individual files to the project", valitse kansio ja maalaa flat kuvat joista master flat tehdään.
- tarkasta kuvat (suurennuslasi työkalu) että flatit on ok.-
- klikkaa vihreää oikein merkki kuvaketta Convert input files to working format , ja sieltä Options -> Calibration ja täppä
kohtaan Advanced. -> OK. Sekä -> Execute....-> OK.  Katso kuva 10
- Klikkaa "B" ikonia (Make bias-frame correction) ja Execute.Nyt suorittaa Bias korjauksen flateille. Bias korjattujen flatti kuvien merkikki muuttuu vihreästä heittomerkistä B:ksi.
- Kun valmis klikkaa "Make master flat frame" ikonista -> Save... jos kuvia on paljon niin kone "jäätyy minuutiksi-kahdeksi...
Kun valmis, tulee bas kalibroitu master flat näkyville. Flatti on automaattisesti tallennettuna. Katso kuva 11

Nyt meillä on kalibrointiin tarvittavat:
- master bias
- bias kalibroitu master darkki
- bias kalibroitu master flätti

[Timo Kantola]

Kuvien kalibrointi

Klikkaa: Create a new project,
- Klikkaa CCD frame merging, ja anna projektille nimi (tässätapauksessa UX Uma)
  Valitse Location kohdasta kansio missä kalibroitavat kuvasi ovat -> OK. Katso Kuva 12
- Use factory defaults -> OK.
- Klikkaa Add individual files to the project, valitse kansio ja maalaa kalibroitavat kuvat.
- tässä tapauksessa 905 x 40sek valotuksia, ja valotusajat näköjään vaihdelleet 40.007 sekunnista - 40.068 sekunttiin,
  vaihtelua 0.15%. joten hyväksyn kaikki - täppä kohtaan All files(905files)-> Forward. Katso Kuva 13
- tarkasta kuvat (suurennuslasi työkalu) että on ok.Lähinnä että mitattavan tähden, tai vertailutähden yli   ei mene satelliittia, tai osu kosmista sädettä.
- Klikkaa vihreää oikein merkki kuvaketta Convert input files to working format , ja sieltä Options -> Calibration ja täppä kohtaan Advanced. -> OK. Sekä -> Execute....-> OK. Kuva 14  905kuvan konvertointiin kului noin 2min.

- Klikkaa Expres reduction kuvaketta, täpät kohtiin Bias, Dark ja Flat corection. Varmista että vastaavat master kuvat löytyvät
kyseisistä osoitteista. Katso kuva 15 -> OK ...Prosessing....905 kuvan kalibrointiin kului noin 4min.

Noin nyt minulla on 905 kpl bias,dark ja flat kalibroitua kuvaa jotka löytyvät samasta kansiosta jossa alkuperäiset
kalibroitavat kuvat on (kalibroidut kuvat on ***.cmpack-files kansiossa), näistä voi sitten jo mittailla valokäyriä.
Alkuperäiset kuvat on edelleen samassa paikassa koskemattomina.

[Timo Kantola]

Samaa kyytiä FotoDif käsittelyyn..
Fotodiff
Yksinkertainen käyttää ja erittäin tehokas. FotoDifistä löytyy tukuttain ominaisuuksia valokäyrä hommiin - pureudun nyt alkuun vain muutamaan. Ohjelman kotisivut on vain espanjaksi, mutta ohjelmasta löytyy englanti kielivalintana.

Oletan että sinulla on valmiiksi bias,dark ja flät kalibroituja kuvia joista pitäisi mittailla tähtien kirkkauksia.

Freeware FotoDif löytyy sivulta:
http://www.astrosurf.com/orodeno/fotodif/index.htm
ja ko. sivulla aivan lähes alimpana latauslinkki löytyy kohdasta:
Descarga
FotoDif 3.89

Lataa, asenna ja käynnistä FotoDif.

Päävalikosta klikkaa Configuration ja sieltä kohta: Katso kuva Fotodif 1
- Idoma/Language. Täppä kohtaan English, jos englanti sujuu espanjaa paremmin.
- Observatory - anna havaintopaikkasi koordinaatit
- Automatic image prosessing - olkoon Name filter off
- Automatic detection of stars - ADU min =0900, SNR min=015 Automatic tracking  radius=5
- Photometry - Photommetric aperture rad=06, Interior bacround rad=8 Exterior background rad=08
- Optical system - resoluutio "/pikseli (minulla 1200mm polttovälillä ja 314L+ on resoluutio 1.11"/pikseli = 01.11)
Level of linearity loss = 65000. Lisäksi kuvan voi flipata x ja y suunnassa, jos kuva on jotenkin nurin päin.
Kun configuraatio on tehty -> Accept

Apertuuri fotometriassa on oleellisia juttuja juuri apertuuri, väli (gap tai tässä Interior bacround radius, sekä
Referenssi rengas (annulus) Mennään nyt alkuun ylläolevilla arvoilla.
Englanniksi lisätietoa http://www.aavso.org/sites/default/files/CCD_Manual_2011_revised.pdf
Sivulla 21 kappale 4.0 Photometry

Sitten hommiin:
Päävalikosta -> Image list. Avaa kansio missä sinulla on kalibroidut, kuvat, maalaa hiirellä kaikki
kuvat jotka ajattelit mitata Katso kuva FotoDif2
Seuraavaksi Ohjelma kysyy kohteesi koordinaatit - anna ne ja -> Accept
FotoDif päivittää nyt Image listan, kun valmis -> Star selection.
Star selection ikkunassa näet kohdekuvasi. Liukusäätimillä Backg ja Range , voit venytellä näkymän levelssejä - säätö tulee voimaan vasta Update painikkeesta.
X1 ja X0.5 muuttaa näykymän kokoa "zoomi".
x2 ja x4 on suurennuslasin suurennus. Suurennuslasi käynnistyy suurennuslasi kuvakkeesta.

Klikkaa muuttuvaa tähteä, nimeä se slection ikkunassa (tässä tapauksessa UX Uma)
täppä kohtaan Variable -> Accept Muuttujan ympärille  ilmestyi pieni keltainen rengas (apertuuri) sekä muuttujan nimi.
Nyt klikkaa vertailutähteä täppä kohtaan Calibration ja anna nimeksi ko. tähden V-magnitudi (tässä 13.068) -> Accept.
Klikkaa viellä yhtä tähteä, täppä kohtaan Variable ja anna sille nimeksi ChkStar -> Accept.
Katso Kuva Fotodif 4

Kun muuttuja, kalibrointi ja vertailu tähti on valittu -> Accept
ja sitten pääsivulta -> Process

[Timo Kantola]

Kun on prosessoinut kuvat, niin voit tutkailla tuloksia Graph painikkeen takaa..

Graph ikkunassa alhaal oikealla Configuration Katso kuva FotoDif 5

Configuration ikkunassa vasemmalla ylhäällä valinnat:
Absolute photometry - antaa kirkkaudet magnitudeina (jos olet antanut vertailutähdille ko.tähden V-magnitudin aiemmin Star selection kohdassa).
Flux (adu) antaa mittaukset ADU:ina
Lisäksi kaksi suhteellista esitystapaa..
täpän paikan vaihtaminen muuttaa välittömästi grafiikan esitystapaa.
Jätä täppä kohtaan Absolute photometry.
Oikealla ylhäällä valitaan vetovaliokoista minkä muuttujan valokäyrä näytetään

Keskellä Colours,shapes, styles muutetaan datapisteiden kokoa, vriä sekä muotoa.
Lisäksi Moving avg. valikoista tuodaa esiin keskiarvo kuvaajat.

Horisontal axis osiossa löytyy 4 erillaista aikamääritelmää:
Heliosentrinen JD
Geosentrinen JD
päiväys/aika
sekä minulle vieras MPC-päiväys
HUOM: FotoDiffillä voi ajaa AAVSO raportin, ja nämä yllä olevat ajanesitys valinnat ei vaikuta
AAVSO raportiin tulevaan ajanesitys tapaan. FotoDif antaa AAVSO raportin aina HDJ muodossa (Heliosentrinen JD)
Kohdassa Averaging measures, mittaustuloksia voi valokäyrään keskiarvoistaa
joko mittauksia lukumääräisesti (täppä kohtaan images) tai ajallisesti (täppä kohtaan minutes)keskiarvoistamalla.
HUOM Keskiarvoistaminen vaikuttaa myös AAVSO raporttiin. Esim täppä valinnalla Each 2 images
saadaan 905 mittauksesta raporttiin 452kpl mittausta (kahden perättäisen mittauksen keskiarvoja)
Oikealla alakulmassa täppä millä saadaan mittausten virhepalkit (Error bars) valokäyrään näkyviin.

Graph ikkunassa ylärivissä löytyy välilehdykkä:
Airmass/Transparency/FWHM/Sky brightness/Drift
 Katso kuva FotoDif 6
Jos olet antanut pääsivulla config sijainnin sekä systeemin erotuskyvyn "/pix,
Star selection osiossa kohteen koordinaatit, sekä vertailutähtien kirkkaudet. Graph ikkunan confic osiossa täppä Absolute photometry ja aika-akselina Date-time
Niin nämä tiedot löytyy ko. sivulta:
Airmass ilmamassan paksuus jonka läpi kohdetta katsotaa, suoraan zeniitissä airmass=1, ja mitä alemmas horisonttia kohden mennään, sitä paksumman ilmamassan läpi kohdetta katsotaan. Tässä tapauksessa havainnointi UX Umasta on aloitettu silloin kun kohde niin matalalla että valo kulkenut 2.5x paksun ilmamassan läpi. Session loppuessa UX Uma on ollut lähes zeniitissä.
Relative transparensy Pilvet, usva, jääsumu ja ilmamassa (kohteen korkeus) vaikuttaa läpinäkyvyyteen.
Sky brightness magnitudeina. Loppuakohden noin klo 05 UT on aamun kajo tullut nopeasti vastaan..
Average FWHM kertoo seeingistä eli ilmakehän rauhallisuudesta. Yksikkönä kaarisekunttia. Ilmakehän rauhallisuus/rauhattomuus vaikuttaa - samoin kohteen korkeus horisontista. Valotusaika vaikuttaa, seuranta tarkkuus sekä fokusoinnin tarkkuus ja fokuksen muutokset.
Drift kertoo seurannan poikkeamat koko session ajalta. Tässä ajalta 18:00-05:00UT ASA:n DDM60 jalusta seuraa ilmaan guidausta loistavasti, minkäänlaista periodista virhettä seurannassa ei ole, on pelkkää systeemin taipuilua 11 tunnin ajalta noin 110" Dec suunnassa ja noin 50" RA suunnassa. Nämäkin saisi pois kunnollisella pointfilellä - vaan ei oikeen malta, kun tälläkin pärjää mainiosti..

[einari]

Iso Kiitos, Timo.

AstroImageJ:n jälkeen kokeilin FotoDifiä ja selkein ohjeiden ansiosta sain jotain aikaankin.
Harjoittelun piikkiin menee ja siksipä laitan pari kuvaa tänne.

Minulla on ollut Excel-taulukko lyhytjaksoisista muuttujista.
Niinpä tarkistin siitä horisontissani näkyvän sopivan kohteen.
Valinta kohdistui BX LEO:n (HIP 56742), jonka vaihteluväli oli 11.0 - 11.7.
Kuvasin sitä 10s valotuksilla puolen minuutin välein yhteensä parin tunnin ajan.

Tässpä kuva kohteesta, graafi magnitudimuutoksesta ja toinen graafi mistä huomaa huonot FWHM-lukemat jne.

Miksiköhän en millään saa graafiin mukaan vertailutähtiä ? Hyväksymisen jälkeen on vaan 1/1.

[Timo Kantola]

Kiva :)

Tuossa voisi kokeilla hieman pienempää sisintä radiusta (Päävalikko->Photometry -> Photommetric aperture rad=06 esim rad=05...04,
nyt radiuksen sisään mahtuu hieman taustataivasta ja lisää kohinaa.

Samoin ottamalla mukaan toinen kalibrointitähti saa tasattua hieman hajontaa.

[einari]

Kokeilin tässä ottaa toisen setin BX LEO-muuttujasta.
Tällä kertaa process-napin painalluksen jälkeen saan herjaa ADU-lukemista ja toisella kertaa saa 2 kuvaa käsiteltyä.
Tarkistin että kalibroiduissa kuvissa tosiaan on nagatiivisiakin arvoja, jotka häviää kyllä jos reunat kroppaa.
Voiko ongelma tästä ?

[Timo Kantola]

En usko että reunojen negatiiviset arvot vaikuttaa, kunhan ei ole mitattavia alueita.

Katso kuvanumero mihin stoppaa, vilkaise kyseistä kuvaa , sekä numeroa aiempaa - heilahtaako kuvakenttä?
FotoDiff ei osaa seurata isoja poikkeamia, heti tulee herja. Vaikuttaa että maksimi heilahdus saa olla luokkaa etsintä säde - 5 pikseliä. Aloita imagelist seuraavasta kuvasta, mihin virheilmoitus viittaa. Eli tuo mun malli ilmoitus viittaa kuvaan 297, silloin aloitetaan kuvasta 298->

Virheilmoitus + mallikuvat jossa FotoDiff tyssää, kuvien 296-297 välillä aivan liian suuri heilahdus.

[einari]

Hyvä vinkki jota kokeilin.
Mutta kun valitsin seuraavan ehdokkaan niin edelleen törähtää muutama kuva eteenpäin.
Ihmettelen kun kyllähän nuo pitäisi olla kalibroitu ja kohdistettu - testasin vielä että pinosin nuo sigma addilla ilman kohdistusta ja kyllä pyöreitä (tosin ruman isoja) tähtiä tulee. Kuva alla (yksi pölypallo näköjään ehtinyt liikkua).
Ehkä pitää vaan ottaa uusi sarja...

[Timo Kantola]

On niin isoja tähtösiä, että suurenna Conficuration sivulta Photometry - Photometry aperture radius 05 arvoon 10 (silleen että mitattava tähti jää tasan apertuurin sisään) interior ja exterior radiuksia voi myös hieman kasvattaa..vaikka arvoon 10..

Kokeile niillä.

[einari]

Kiitos Timo konsultoinnsta jälleen.
Kasvatin sädettä hieman ja poistin kylmästi kuvat joihin törähti.
Tulos alla.

[PetriKe]

Täällä on nyt versio 1.0 ohjeet AstroImageJ:stä ihan suomeksi.
http://www.kehusmaa-astro.com/astroimagej-fotometria

[einari]

Kiitoksia ohjeista Petri. Tutustun niihin paremmin kun palailen reissusta.