Christoph Stelzerin Specklem -ohjelma kuvankäsittelyyn

Aloittaja Mare Nectaris, 13.12.2008, 20:00:08

« edellinen - seuraava »

Mare Nectaris

Tämän ohjeen avulla voit kokeilla kuvien prosessointia Christoph Stelzerin kehittämällä kuvankäsittelyohjelmalla Specklem. Se on alunperin UNIX –ympäristöön kehitetty, ja kyseessä on ohjelmaan tehty graafinen käyttöliittymä.

Ohjelman readme –dokumentti kertoo, että täydellinen etäajo on myös mahdollista tallettamalla kaikki työvaiheet ensin ja sitten ajamalla tallennettu työvaihetiedosto ohjelman läpi (tällöin ei käytetä graafista liittymää vaan itse komentoriviversiota).

Valitse Specklem1 -ohjelman lataussaitilta "Binaries for Windows" –versio!

Joudut ehkä säätämään Windowsista näyttösi oikeaan kokoon, jotta tämän ohjelman viimeinenkin rivi näkyy näytöllä (UNIX –iloja tämäkin).

Voit lukea lisää ao. saitilta mihin ohjelma pystyy, ja lisäksi tältä sivulta pääsee artikkelitiedostoon, jossa on teoriaa, johon ohjelman toiminta perustuu. Avaa ao. saitilta julkaisu nro 44 (pdf listasta). Artikkeli on: G R Ayers, M J Northscott & J C Dainty: "Knox-Thompson and triple correlation imaging through atmospheric turbulence". JOSA A, 5, 963-985 (1988).  Niille, joilla on ymmärrystä, teksti ehkä avautuu (itse en heihin lukeudu kyllä!). Teksti on kyllä matemaattista ja kompleksista.

Espanjan Pampalonassa asuva Lammertus "Mert"  de Vries on saanut ohjelman tekijältä luvan dokumentoida sen käyttöä, ja olen käynyt sähköpostivaihtoa Lammertuksen kanssa kun yritämme ymmärtää tätä ohjelmaa. Häneltä olen tähän mennessä saanut nämä neuvot (jotka käänsin suomeksi). Tulokset ovat kyllä aika kiinnostavia, ja työprosessi on vasta aivan alkumetreillä.

Huomattakoon, että Speckle –ohjelmassa on siis erittäin, erittäin, erittäin (... sanoinko jo ERITTÄIN) järeät kuvankäsittelyominaisuudet, ja sitä käytetään ammattilaistason interferometriassa kuvien käsittelyyn. Tällä ohjeella pääsee vasta ikään kuin kurkistamaan oven alta varovasti, mutta lisää opitaan (ja kerrotaan) sitä mukaa kuin opitaan!

(Eli nyt ei ole tässä juuri vielä MITÄÄN itse ohjelman tehokkaita, omia käsittelyrutiineja mukana - vain kohdistus ja summaus!)

EDIT: lisätty hieman käsittelyrutiinia mukaan alla olevaan ohjeeseen, joten nyt on enemmän kuin kohdistus ja summaus.

Huomaa, että on tärkeää, että kuvat on kohdistettu mahdollisimman hyvin ennen käsittelyä, ja siksi Registax -vaihe on mukana tässä!

Ideana on, että

-   kuvataan esim. tavallisella perusdigikameralla AVI -leike (tämän viestin lopussa oleva koekuva on Sony DSC W-50 digikameralla afokaalisesti kuvattu videoleike)
-   luetaan AVI Registaxiin, jossa leike rekisteröidään (kohdistetaan) ja rajataan parhaat freimit mukaan sekä tallennetaan parhaat freimit uudeksi AVI –tiedostoksi
-   VirtualDub –ohjelmassa export –toiminnolla muunnetaan AVI –tiedosto sarjaksi .bmp –kuvia (koska Specklem ei osaa lukea Registaxin tekemää koodekkia)
-   Syötetään valikoidut freimit sisältävä uusi AVI –tiedosto Specklem –ohjelmaan, ja tehdään temput
-   jälkikäsitellään Specklem –prosessoitu kuva (teen itse sen Microsoftin Photo Premium 10 –ohjelmassa käyttäen unsharp maskia (sitä Specklem –prosessoitu kuva kestää todella hyvin) ja säätäen kirkkautta ja kontrastia.

(Huomaa, että jos esim. planeettakuva ajelehtii ruudulla, SAATTAA OLLA mahdollista keskittää planeetan kuva ruudulle sen jälkeen, kun Registaxin tekemä AVI on purettu VirtualDub -ohjelmalla sarjaksi .bmp -tiedostoja. Katso lisää keskittämismahdollisuudesta tästä säikeestä. Tämä mahdollisuus on tärkeä, koska se helpottaa seurannan vaatimusta - voi kuvata AVI -leikkeen niin, että planeetta ajautuu näkökentässä. Registax on vain pistettävä seuraamaan kohdetta siinä vaiheessa kun se kohdistaa (valitaan "track object" perusvalikosta). Kovin pahaa vaellusta ei pystytä korjaamaan, eikä kaikissa tapauksissa, joten...)

Työprosessi menee (alustavasti) Specklemillä seuraavasti:

(1)   Avaa Registax 4.

(2)   Lataa haluamasi AVI –tiedosto Registaxiin ("Select").

(3)   Tiedoston latauduttua, valitse "Multipoint alignment". Rullaa alhaalla näkyvästä säätöjanasta sellaisen freimin kohdalle, joka on mielestäsi selkein (rullaa edestakaisin, niin huomaat mikä on melko selkeä tapaus). Valitse sitten suurimmat mahdolliset kohdistuslaatikot (esim. 256 pixels) ja sijoita laatikot noin 1/3 toistensa päälle, diagonaalisesti (eli nurkasta nurkkaan) molempiin suuntiin (esim. 6 laatikkoa). Varo kuitenkin, etteivät laatikoiden reunat mene ulos kuvasta (ei siis liian lähelle kuvan reuna-aluetta, sillä silloin niitä ei oteta huomioon laatulaskennassa).

(4)   Paina "Align" ja Registax tekee kohdistuksen.

(5)   Liikuta jälleen alhaalla olevaa liukusäädintä, kunnes "best frames" luvuksi tulee "96 percent" (tai sen yli).

(6)   Paina "Limit". Sen jälkeen paina ylempänä olevaa sinistä "Stack" –laatikkoa.

(7)   Valitse Stack –ikkunasta laatikko, jossa lukee "Save as Register / Integrated AVI". Valitse vaihtoehto "Create Registered AVI file", ja valitse sieltä "Maximum area". Paina sitten SAVE, ja  anna jokin nimi tiedostolle. Kun olet nimennyt tiedoston, Registax aloittaa AVI –tiedoston kirjoittamisen (näet freimien vilisevän), ja lopetettuaan antaa ilmoituksen: "AVI written".

(8)   Tee valmiiksi kansio, jonka nimeksi annat korkeintaan 8 kirjainta eikä välilyöntejä (UNIX –taustan rajoite tässä). Tänne tiedostoon sitten dumppaat sarjan .bmp –kuvia, jotka kohta teet.

(9)   Avaa VirtualDub –ohjelma. Lataa juuri tekemäsi AVI –tiedosto ohjelmaan. Muista "Audio" kohdasta valita (varulta) "no audio". Valitse "File" ja sieltä "Export... Image sequence". Anna korkeintaan 4 kirjainmerkkiä tiedoston nimeksi, jos valitset että kuvasarjaan tulee 4 numerokenttää (näin siis taas UNIXIN maagiset ja legendaariset 8 merkkiä max. Muuten ei tiedostosarja avaudu Specklem –ohjelmaan). Talleta tiedostosarja äsken tekemääsi kansioon. Sinne tulee nyt siis sarja, jossa ensimmäinen tiedosto on esim. "Kuu0001.bmp" ja viimeinen "Kuu0333.bmp", jos sinulla on AVI, jossa on 334 freimiä (riippuen siitä kuinka monta sinne rajasit Registaxissa äsken)

(10)   Avaa Specklem1 –ohjelma.

(11)   Valitse ylimmästä rivistä oikealta vaihtoehto "Input".

(12)   Valitse vaihtoehto "Single images".

(13)   Valitse "File-dialog".

(14)   Aktivoi ikkunasta ensimmäinen .bmp –kuva. Katso varulta (ellet muista), mikä on viimeisimmän freimin numero (esim. "Kuu0333.bmp"). Paina "Avaa". Huomaa, että tässä vaiheessa valitaan vain tuo yksi freimi aktiiviseksi.

(15)   Syötä nyt ohjelman alareunassa olevaan laskuriin "end no." viimeisen .bmp –tiedoston numero (esim. 00333). Alkunumero saa olla nollassa. Specklem1 tunnisti aiemmin, mikä on tiedoston runko ja mikä on numerokentän numerojen luku (esim. 4 digits). Jos jostakin syystä haluat lukea kuvia sisään muualta kuin alusta, voit säätää aloitusnumeroa jnpp.

(16)   Paina ohjelman alimmalla rivillä (oikealla) olevaa painiketta "Start", ja ohjelma lukee kuvat sisään (näyttäen ne vasemmalla olevassa kentässä). Näet, että alas oikealle on ilmestynyt digitaalinen laskuri freimeille. Ellet näe alinta painikeriviä, säädä Windowsissa näyttösi kokoa, kunnes näet alimman rivin (jälleen UNIXIN iloja).

(17)   Valitse ohjelman yläreunasta "Alignment" (toinen painike vasemmalta).

(18)   Muuta "align images" rivillä olevan painikkeen arvoksi "On" (se on oletuksen mukaisest asennossa "off". Asennossa "On" uusi numerokenttä aktivoituu oikealle alas freimien kokonaismäärän yläpuolelle).

(19)   Paina "Total" valitaksesi koko kuvan kohdistusta varten. Huomaa, että mitään ei vielä tapahdu (koska "Start" –painiketta ei ole painettu).

(20)   Paina "Start".

(21)   Ohjelma kohdistaa ja  ilmoittaa kuvan koon. Voit halutessasi tallettaa valmiin kuvan valitsemalla ohjelman vasemmasta ylälaidasta "File" ja "Save image". Mene haluamaasi kansioon, ja anna kuvalle KOKONAINEN nimi (etunimi.sukunimi ns. vanhaan tyyliin), eli esim. "Kuukuva kohdistettu.png". Tallennusmuoto on .png, mutta se on siis tässä itse kirjoitettava tiedoston nimeen mukaan.

(22)   Valitse oikealta keskeltä "Summing".

(23)   Paina jälleen toiminto aktiiviseksi ("On"), ja jälleen ilmestyy alareunaan oikealle digitaalinen numerokenttä kokonaismäärän yläpuolelle.

(24)   Valitse taas "Total" prosessoidaksesi koko käyttökelpoisen kuva-alan. Edelleenkään mitään ei tapahdu ennen "Start" –painallusta.

(25)   Keskiosassa näet valikon "Center". Aktivoi se valitsemalla "On".

(26)   Paina alhaalta "Start".

(27)   Nyt voit tallettaa lopputuloksen kuten kohdassa 21. Sen jälkeen voit kokeilla säädellä kuvaa jälkikäsittelyssä.

(28)   Aloittaaksesi jälkikäsittelyn, valitse "Local Sp." tai "Speckle". KUITENKIN NÄISTÄ VAIN TOINEN.  Seuraavassa ensin esimerkki "Local Sp." –prosessoinnista. Katsoaksesi "Speckle", siirry kohtaan (33). Vaihtoehtoa "Speckle" voi suositella.

(29)   Valitse "Local-Speckle" riviltä "On".

(30)   Valitse "Center" –kohdasta "On".

(31)   Valikossa "Parameters" voit antaa olla perusarvot tai yrittää säätää.

(32)   Paina alhaalta "Start". Kun prosessointi päättyy, kuva menee harmaaksi. Älä säikähdä tätä.

(33)   Jos valitset "Speckle", pistä ensin toiminto päälle valitsemalla "Speckle" –riviltä "On".

(34)   Valitse "Center" arvoksi "On".

(35)   Valitse "Parameters" välilehdestä arvoksi kohtaan "Knox-Thompson" (esim.) 140 ja "triple correlation" arvoksi (esim.) 10. Näitähän sitten voi vapaasti kokeilla.

(36)   Paina painiketta "Find out radius". r_KT –arvo ja r_tc arvo tulevat näkyviin. Syötä ne laskurikenttiin "radius KT" ja "radius tc".

(37)   Paina "Start". Alas numerokentän vierelle ilmestyy teksti (esim.) "3 color passes, 1 par.im.pass". Prosessointi alkaa. ODOTA, kunnes vasemmanpuolimmaisin ylimmän lukurivin arvoista vastaa "passes" arvoa (tässä esimerkissä arvon on oltava 3, jotta kaikki vaiheet tulevat tehdyiksi). PROSESSOINTI KESTÄÄ JONKIN AIKAA (USEITA MINUUTTEJA), eikä mitään muuta ilmoitusta prosessoinnista tule (erityisesti "pass" tauot ovat pitkiä, muuten näytössä näkyy feimien eteneminen prosessoinnissa). Lopuksi (jälleen) kuva menee harmaaksi. Älä säikähdä tätä.

(38)   Päästäksesi varsinaiseen jälkikäsittelyyn ohjelmassa, valitse vasemmalta ylhäältä "Options" ja "Completion".   Uuteen ikkunaan avautuu uusi prosessointiohjelma "Speklek1".

(39)   Anna kentässä "From Specklem1' sen prosessivaiheen nimi, josta haluat kuvan ottaa käsittelyyn (esim. "L.sp" tai "Sp."), ja paina "Open". Harmaa kuva ilmestyy näkyville.

(40)   Valitse "FFT-correction".

(41)   Valitse riville "Speckle PSF Correction" arvoksi "On". Seuraavaksi säädä laskuria "aperture number" (varovasti), kunnes kuva näyttää siedettävältä. Arvoksi voidaan antaa suoraan sopiva arvo, käyttäen ohjetta, joka on aivan tämän viestin LOPUSSA. Valittavaan arvoon vaikuttaa mm.  CCD -kamera ja kaukoputken halkaisija. KATSO VIESTIN LOPUSTA, MITEN ARVOA VOI SÄÄTÄÄ ja mitata arvon kuvaa käyttäen). Voit katsoa säädön VAIKUTUKSEN painamalla rivin "Speckle PSF Correction" valitsinta asentoihin "On" ja "Off". Säädä kunnes arvolla "On" kuva näyttää parhaalta mahdolliselta.

(42)   Säädä alareunassa olevaa käyrää painamalla (sen vasemmalta puolelta) ylä- ja alanuolta ikkunasta, jossa näkyy arvoja (huomaat, että käyrä muuttaa muotoaan). Kuva muuttuu sen mukaan (tuloksen näet kun toimit kuten kohdassa 41). Valitse jälleen paras tulos.

(43)   Päästäksesi tekemään Lucy Richardson –dekonvoluution kuvalle, valitse seuraavaksi "Special" ja sieltä "Lucy-Rich.".

(44)   Valitse riville "Lucy-Richardson" arvoksi "On". Tämän rivin oikeaan laitaan ilmestyy prosessointitieto (esim. jos on valittu 10 iteraatiota ja on kolmivärikuva, siinä vaihtelevat arvot R:10, G:10, B:10 vuorollaan (sen mukaan montako iteraatiota pyysit per väri), ennen kuin prosessointi on ohi. Tämä siis kestää jonkin aikaa, eikä muuta ilmoitusta prosessoinnista tule! Lopuksi kuva saa uuden ulkoasun.

(45)   Anna arvoksi (esim.) "iterations 10", "stab. fac. 60" ja valitse "Gauss PSF" ja sille arvo sigma 100 (esim.).

(46)   Paina "Calculate", jolloin kohdassa (44) mainitut ilmoitukset alkavat tulla.

(47)   Siirry sen jälkeen käsittelemään kuvaa perinteisemmin valitsemalla "Img. Correction". Sieltä (esim.) kohtaan "Intensity" (yleisvalinnat). Muista laittaa tarvittaessa aina osion arvoksi "On", että näet säädöt (osa niistä näkyy suoraan). Voit säätää myös värejä ("Col. Corr") sekä skaalata ja cropata tai pyörittää kuvaa (yms.) hyvin monipuolisesti. Kokeile näitä.

(48)   Talleta tulos valitsemalla "Output". Voit tallettaa .png tai .jpg –muodossa, mutta MUISTA antaa MYÖS tiedostotyyppi jälleen (esim. "nimi.png").

Kannattaa muistaa, että koko ajan voi tallettaa näitä eri versioita tavalliseen tapaan (vasemmalta) "File" ja "Save current image" (muista antaa etunimi ja loppuosa .png -muodossa itse, koska ohjelma ei sitä itse tee automaattisesti).

Tästä eteenpäin on vielä oppimista, mutta näin pääsee alkuun!

JOS  haluat ladata ohjelmaan suoraan AVI –leikkeen, toimi seuraavasti (huomaa kuitenkin, että Registaxin tekemä AVI -tiedosto EI avaudu suoraan Specklem1 –ohjelmaan):

(1)   Valitse kohdassa "Input" vaihtoehto "Image sequences".
(2)   Valitse "AVI/DV", ja valitse "File-dialog".
(3)   Valitse AVI.
(4)   Paina "Open", ja sen tilalle ilmestyy freimien kokonaismäärä AVI –tiedostossa.
(5)   Syötä laskuriin freimien viimeinen lukema ("end no.").
(6)   Paina "Start", ja ohjelma lukee AVI –tiedoston.

Ohessa ensin Cor Berrevoetsin tekemällä Registax V 4.0 -ohjelmalla pinottu kuva, sitten Michael Theusnerin tekemällä AviStack v 1.71 -ohjelmalla pinottu kuva. Sitten vielä Christoph Stelzerin Specklem -ohjelmalla (edellä olevalla, päivitetyllä ohjeella loppuun asti) prosessoitu kuva.

Yritin kaikissa ohjelmissa saada optimaalisen tuloksen. Registaxissa valittu pinoukseen (vain !) alle 29 parasta freimiä, tehty referenssikuva, no single run optimizer, feather of 4, Wavelet Filter vain layer 1:1 (muut nollattu), arvo 0.20 ja 9.9. AviStackissa käytettyjen (satojen) referenssipisteiden hajontajakauma näkyy oheisesta tilastokuvasta (viimeisin kuva).

Kaikki kuvat ON JÄLKIKÄSITELTY MS Photo Premium 10 -ohjelmalla, säätäen kirkkautta, kontrastia sekä poistaen värikylläisyys ja hieman käyttäen unsharp maskia.

EDIT: LISÄSIN TÄYDENNYKSEN SPECKLEM -PROSESSOINTIIN (VAIHEET 28-48)

EDIT: VAIHDOIN VERTAILUKUVAT

EDIT: LISÄYS KOHTAAN (41):

Lammertus lähetti sähköpostia tohtori Stelzerille ("Completion" –osiota ajavan Specklek1 –ohjelman) FFT –correction –toiminnosta. Siellä on kohta "PSF –data files", ja Lammertus kysyi Stelzeriltä:

-   tuleeko PSF sanoista Point Spread Function (kuten Zemax –ohjelmassa, joka analysoi linssejä)
-   mitä parametrejä PSF –datatiedostojen nimiin on liitetty?
-   kuinka valita kaukoputkea (OTAa) vastaava oikea tiedosto?

Tohtori Stelzer vastasi seuraavasti:

"Lyhenne PSF tulee tosiaankin sanoista 'point spread function', mutta toisin kuin linssien yhteydessä, tässä tarkoitetaan ilmakehään liittyvää 'speckle point-spread' –arvoa. Speckle –muunnoksessa käytetään Fourier –transformaatiota. se on kuvien Fourier –aaltopituuksien (amplitudes) neliöityjen absoluuttisten arvojen keskiarvo ('the mean of the squared absolute values of the Fourier amplitudes of the images'). Keskiarvo saadaan sarjasta pistemäisestä kohteesta lyhyellä valotusajalla otettuja kuvia, joihin ilmakehä vaikuttaa.

PSF –datatiedostossa on speckle –muunnosfunktion neliöjuuri tilafunktiosta nolla rajafrekvenssiin saakka (yleensä 256 askelmalla), ja nämä annetaan Friedin parametrin r_0 eri arvoille. (Friedin parametri antaa lyhyesti ilmaistuna tiettyihin ilmakehän seeing –oloihin soveltuvan suurimman käytännöllisen kaukoputken halkaisijan pitkiä valotusaikoja varten).

Numeerinen tieto saadaan integroimalla Kolmogorovin tilastollinen rakennefunktio kahdelle erilliselle, ympyrämäiselle alueelle (ks. esim. D.Korff, 'Analysis of a method for obtaining near-diffraction-limited information in the presence of atmospheric turbulence', J. Opt. Soc. Am. 63 , 971-980 (1973).)

Tiedostossa olevat luvut viittaavat r_0 –parametrin arvoihin jaettuna kaukoputken halkaisijalla D., eli 0r120 tarkoittaa r_0/D=0.12. Jotta näitä tietoja voidaan ottaa käyttöön, asetetaan ensin 'aperture number' vastaamaan käytettyä kaukoputkea (OTAa). Kun xi tarkoittaa kaukoputken rajasuuruusluokkaa kuvatasolla ('absolute limiting resolution of the telescope on the image plane') ja d_0 tarkoittaa CCD-kameran pikselietäisyyttä ('the pixel-distance of the CCD-camera), 'aperture number' A saadaan kaavalla

A=2*d_0/xi

ja kun D on kaukoputken halkaisija, f polttoväli ja lambda on valon aallonpituus, saadaan 

xi=lambda*f/D

(absoluuttinen rajaetäisyys ('absolute limiting distance'), ilman tekijää 1.22 joka tulee Airyn kiekosta).

Näin siis

A=2*d_0*D/(F*lambda).

A=1 tarkoittaa Nyqvistin otantaa ja sopii hyvin speckle –interferometriaan.

Arvojen säätämistä varten Specklem –ohjelmassa avautuu ikkuna valitsemalla "A" 'aperture number' –arvojen säätämiseen tarkoitettujen säädinten vieressä. Tällöin voidaan asettaa kiinteä arvo kaarisekunneissa ('a fix distance in arc seconds'), kaukoputken halkaisija ja aallonpituus. Mainittu kiinteä etäisyys kaarisekunneissa piirretään sitten hiirellä kuvaan (esim. kaksoistähtien välinen tunnettu etäisyys tai planeetan tunnettu halkaisija tai Kuun kraatterin halkaisija).

Sitten 'aperture number' lasketaan, ja se voidaan poimia painamalla "set aperture number".

Se, mikä PSF –tiedosto tai mikä r_0/D sopii parhaiten, riippuu seeingistä. Tähän saa apua kun valitsee "comparisons". Valitse käyrät "delta P" ja yritä saada näkyvät käyrät sopimaan toisiinsa ('try to fit the shown curves') valitsemalla eri arvoja r_0/D laatikosta. "delta P" kuvastaa spekcle –muunnosfunktioiden normitettua varianssia, ja se sopii ilmakehän seeing-olosuhteiden arviointiin."

Tässä alkuperäinen viesti:

"The questions I asked to MR. Stelzer are the following:

- does PSF refer to point spread funtcion like in Zemaz, analyzing lenses?
- what parameters do we find in the PSF –datafilename files?
- how can we relate directly the optimal file to use with relation to the OTA we used?


Mr Stelzer was so kind as to answer with the following information:

The abbreviation PSF stands indeed for 'point spread function', but other than the PSF for lenses here the atmospheric or speckle point-spread function is meant. The Fourier transform, the speckle transfer function, is the mean of the squared absolute values of the Fourier amplitudes of the images. The mean is taken over the series of short exposured images of a point-like object, influenced by the atmosphere.

In a PSF-datafile is the squarer-rot of the speckle transfer function from zero space frequency to the limiting frequency (mostly in 256 steps) for different values of the Fried parameter r_0. (The Fried parameter gives in short the maximum useful telescope   diameter for long exposured images with given atmospheric seeing conditions.)

The data are taken numerically by integrating the structure function of the Kolmogorov statistics in two displaced circular regions (see e.g. D.Korff, 'Analysis of a method for obtaining near-diffraction-limited information in the presence of atmospheric turbulence', J. Opt. Soc. Am. 63 , 971-980 (1973)).

The numbers in the filenames refer to the r_0 divided by the telescope diameter D, e.g. 0r120 stands for r_0/D=0.12. For using the files first the aperture number can be set to fit  the used OTA. With xi the absolute limiting resolution of the telescope on the image plane and d_0 the pixel-distance of the CCD-camera the aperture number A is

A=2*d_0/xi

and with D the telescope diameter, f the focal length and lambda  the wavelength of light

xi=lambda*f/D

(absolute limiting distance,without the factor 1.22 of the Airy-disk).

That is

A=2*d_0*D/(F*lambda).

A=1 stands for Nyquist sampling and is a good choice for speckle interferometry.

A helping window is provided by pressing the button 'A' aside the decimal boxes to set the aperture number. The a fix distance  in arc seconds can be set, the telescope diameter, and the wavelength.  With the mouse the given distance should be drawn in the image (e.g. if some images of a double star with known distance are made,  the known diameter of a planet or a moon crater).

The aperture number is calculated and can be taken by pressing the button 'set aperture number'.

Which PSF-file or which r_0/D is best depends on the seeing conditions. A helping window appears by pressing the button 'comparisons'. Choose the curves 'delta P' and try to fit the shown curves by selecting different r_0/D in the spin box.  'delta P' denotes the normed variance of the speckle transfer functions and is suitable estimating the atmospheric seeing condition."


Timo Keski-Petäjä


SW Evostar 120 ED APO*TAL 250K*C8-N*SW 150 Pro*TAL 1 (Mizar)*Celestron Ultima 80*EQ6 Pro Eqmod + TS dual mount*CG-5 GOTO*TV: Nagler Type 4 17 mm, Panoptic 24 mm*Baader Hyperion Clickstop-Zoom 8-24*17 mm UWA-70*TV BIG 2x Barlow*Celestron 2x Barlow Ultima SV Series*TAL 3x Barlow*TS 5 x APO Barlow*TS CCD lunar camera

einari

Hyvä että joku kokeilee uusia vaihtoehtoja.
Pari kommenttia ja ajatusta.
Yksi vaihe prosessoinnista jää kun alkukohdistuksen tekee vaikka K3CCDTools-ohjelmalla,
jolla voi suoraan tallentaa kohdistetut kuvat bmp-tiedostoiksi (ei tarvi muuntaa VirtualDub:lla).

Jos tuo Specklem on tarkoitettu pääasiassa tähtikuvien interferometriaan niin mahtaako olla sitten hyvä harrastajien kuu/planeettakuvien käsittelyyn ?
Nythän kai esimerkissä on ohjelmaa käytetty vain pinoamiseen ilman sen kummempia funktioita.
Toki olisi kiinnostava idea saada pinoaminen/käsittely eräajopohjaiseksi, jos se ylipäätään on mahdollista.
___
Tapio

Mare Nectaris

... joo, tämä sumu tekee hulluksi muuten... kun ei voi kuvata eikä mitään näy, pitää näihin sukeltaa...

Kiitos tuosta vinkistä esikäsittelyyn K3CCD -tools -ohjelmalla. Siihen en olekaan tutustunut ollenkaan vielä!

Jos joku pääsee jyvälle noista dekonvoluutio ja Knox-Thompson -säädöistä sun muista, ei kun postaamaan!

On muuten inansa yliprosessoitunut tuo edellä oleva viimeinen kuva (silmät sokeutuu näyttöä tuijottaessa).

Mottona olkoon: When you cannot look at the stars, look at the screen - and on a clear disk  you can seek forever!
Timo Keski-Petäjä


SW Evostar 120 ED APO*TAL 250K*C8-N*SW 150 Pro*TAL 1 (Mizar)*Celestron Ultima 80*EQ6 Pro Eqmod + TS dual mount*CG-5 GOTO*TV: Nagler Type 4 17 mm, Panoptic 24 mm*Baader Hyperion Clickstop-Zoom 8-24*17 mm UWA-70*TV BIG 2x Barlow*Celestron 2x Barlow Ultima SV Series*TAL 3x Barlow*TS 5 x APO Barlow*TS CCD lunar camera

Mare Nectaris

... pistetään vielä vertailun vuoksi yksi raakafreimi tuosta kuvasarjasta...
Timo Keski-Petäjä


SW Evostar 120 ED APO*TAL 250K*C8-N*SW 150 Pro*TAL 1 (Mizar)*Celestron Ultima 80*EQ6 Pro Eqmod + TS dual mount*CG-5 GOTO*TV: Nagler Type 4 17 mm, Panoptic 24 mm*Baader Hyperion Clickstop-Zoom 8-24*17 mm UWA-70*TV BIG 2x Barlow*Celestron 2x Barlow Ultima SV Series*TAL 3x Barlow*TS 5 x APO Barlow*TS CCD lunar camera

AP

#4
No kun noita kuvia katsoo (ja kyllä tämä heikko yläpilvi/sumu täällä länsirannikollakin alkaa vähitellen riittämään  :angry: )

Niin ainakin omasta mielestäni - Tässä nimenomaisessa tapauksessa josta esimerkit on "ajettu"- Registax on paras kuvanlaadultaan (jos ne "featherit" olisivat olleet todellakin kohdallaan [esim. jotain 5-7 pikseliä ? Ihan vaan heittona])

EDIT: Ei todellakaan mikään huono okulaariprojektiosta napattu AVI (=aika "namu") , helpoin tapa kokeilla tuota dekonvoluutiota on varmaan ilmainen IRIS-kuvankäsittelyohjelma+ online -ohjeet (en muista tähän hätään että löytyykö siitä  -van Cittert -dekonvoluutio- joka taitaa olla näihin kuukuviin se parempi)


T:AP
Antti Paaso

Mikko Päivinen

 Oot nähnyt paljon vaivaa ohjeiden tekemiseen Mare! Jos tällaisia step by step ohjeita saisi kasaan enemmänkin näistä tähtiohjelmien käytöstä niin se olisi hienoa.
Vielä kun ne kaikki saatais foorumille omaan osioon ja nätisti lajiteltuna esim. atk ohjelmisto oppaat/ohjelman nimi... tai jotenkin niin, että tuskastunut ohjelman käyttäjä löytäisi ne ilman turhia etsimisiä.

Tietysti ensin olisi hyvä keskustella mistä asioista tai ohjelmista haluttaisiin tällaisia ohjeita ja tietysti erikoisetkin asiat ovat vain pelkkää bonusta. Itselläni tulee mieleen näin äkkiseltään seuraavia.

RGB kuvan luominen PS CS ohjelmilla
Registax käyttö.
PemPro PEC sekä polarAlign wizard.
Kuvien kalibrointi (jokaiselle ohjelmalle oma) MaximDL, CCDstack tai vastaavien,,,
Kalibrointi kuvien otto ja master DARK,FLAT,BIAS kuvien luominen eri ohjelmilla.
optiikan puhdistus
jalustan suuntaus taivaan-napaan. (manuaaliset sekä ohjelmalliset oppaat).
Fotometria mittaus CCD kuvista.
Kollimointi Newton, SCT ym. manuaalisesti ja ohjelmistoja apuna käyttäen.

Kaikkea tällaista ja vastaavaa ja halutuista ohjeista olisi hyvä keskustella lisää.

Mikko


Kaukoputki: NexStar 11" GPS.
Kamera: SBIG ST-2000XM
Seuranta: SBIG AO-7
Filtterit: L=Baader IR/UVcut RGB suotimet standardit SBIG.
Filtteripyörä: SBIG CFW-8A

Mare Nectaris

... jep, näitä on mukavaa tehdä niin oppii samalla itsekin koko ajan  lisää  :azn:

Lisäsin tuohon alkuperäiseen viestiin vaiheet (28) - (48), joissa kerrotaan kuvan jatkokäsittelystä Specklem -ohjelmassa. Samoin uudistin vertailukuvat, koska ne eivät olleet aivan optimaaliset eri ohjelmista.

Olisi mukavaa, jos joku kokeilisi perinteisiin tähtikuviin tuota Specklem -ohjelmaa. Itselläni ei ole lainkaan tällaisia kuvia kokeiluun. Planeettakuvista mulla on vain yksi Lauri Kankaan ystävällisesti lainaama Saturnus -sarja, ja sitä en ole vielä kokeillut Specklemiin lainkaan.
Timo Keski-Petäjä


SW Evostar 120 ED APO*TAL 250K*C8-N*SW 150 Pro*TAL 1 (Mizar)*Celestron Ultima 80*EQ6 Pro Eqmod + TS dual mount*CG-5 GOTO*TV: Nagler Type 4 17 mm, Panoptic 24 mm*Baader Hyperion Clickstop-Zoom 8-24*17 mm UWA-70*TV BIG 2x Barlow*Celestron 2x Barlow Ultima SV Series*TAL 3x Barlow*TS 5 x APO Barlow*TS CCD lunar camera

Mare Nectaris

Lisäsin ohjeiden kohtaan (41) seuraavan tiedon "aperture number" -säädöstä.

Ne, jotka ymmärtävät paremmin, voivat katsoa olenko kääntänyt käsitteet oikein!


Lammertus siis lähetti sähköpostia tohtori Stelzerille ("Completion" –osiota ajavan Specklek1 –ohjelman) FFT –correction –toiminnosta. Siellä on kohta "PSF –data files".

Lammertus kysyi Stelzeriltä:

-   tuleeko PSF sanoista Point Spread Function (kuten Zemax –ohjelmassa, joka analysoi linssejä)
-   mitä parametrejä PSF –datatiedostojen nimiin on liitetty?
-   kuinka valita kaukoputkea (OTAa) vastaava oikea tiedosto?

Tohtori Stelzer vastasi seuraavasti:

"Lyhenne PSF tulee tosiaankin sanoista 'point spread function', mutta toisin kuin linssien yhteydessä, tässä tarkoitetaan ilmakehään liittyvää 'speckle point-spread' –arvoa. Speckle –muunnoksessa käytetään Fourier –transformaatiota. se on kuvien Fourier –aaltopituuksien (amplitudes) neliöityjen absoluuttisten arvojen keskiarvo ('the mean of the squared absolute values of the Fourier amplitudes of the images'). Keskiarvo saadaan sarjasta pistemäisestä kohteesta lyhyellä valotusajalla otettuja kuvia, joihin ilmakehä vaikuttaa.

PSF –datatiedostossa on speckle –muunnosfunktion neliöjuuri tilafunktiosta nolla rajafrekvenssiin saakka (yleensä 256 askelmalla), ja nämä annetaan Friedin parametrin r_0 eri arvoille. (Friedin parametri antaa lyhyesti ilmaistuna tiettyihin ilmakehän seeing –oloihin soveltuvan suurimman käytännöllisen kaukoputken halkaisijan pitkiä valotusaikoja varten).

Numeerinen tieto saadaan integroimalla Kolmogorovin tilastollinen rakennefunktio kahdelle erilliselle, ympyrämäiselle alueelle (ks. esim. D.Korff, 'Analysis of a method for obtaining near-diffraction-limited information in the presence of atmospheric turbulence', J. Opt. Soc. Am. 63 , 971-980 (1973).)

Tiedostossa olevat luvut viittaavat r_0 –parametrin arvoihin jaettuna kaukoputken halkaisijalla D., eli 0r120 tarkoittaa r_0/D=0.12. Jotta näitä tietoja voidaan ottaa käyttöön, asetetaan ensin 'aperture number' vastaamaan käytettyä kaukoputkea (OTAa). Kun xi tarkoittaa kaukoputken rajasuuruusluokkaa kuvatasolla ('absolute limiting resolution of the telescope on the image plane') ja d_0 tarkoittaa CCD-kameran pikselietäisyyttä ('the pixel-distance of the CCD-camera), 'aperture number' A saadaan kaavalla

A=2*d_0/xi

ja kun D on kaukoputken halkaisija, f polttoväli ja lambda on valon aallonpituus, saadaan 

xi=lambda*f/D

(absoluuttinen rajaetäisyys ('absolute limiting distance'), ilman tekijää 1.22 joka tulee Airyn kiekosta).

Näin siis

A=2*d_0*D/(F*lambda).

A=1 tarkoittaa Nyqvistin otantaa ja sopii hyvin speckle –interferometriaan.

Arvojen säätämistä varten Specklem –ohjelmassa avautuu ikkuna valitsemalla "A" 'aperture number' –arvojen säätämiseen tarkoitettujen säädinten vieressä. Tällöin voidaan asettaa kiinteä arvo kaarisekunneissa ('a fix distance in arc seconds'), kaukoputken halkaisija ja aallonpituus. Mainittu kiinteä etäisyys kaarisekunneissa piirretään sitten hiirellä kuvaan (esim. kaksoistähtien välinen tunnettu etäisyys tai planeetan tunnettu halkaisija tai Kuun kraatterin halkaisija).

Sitten 'aperture number' lasketaan, ja se voidaan poimia painamalla "set aperture number".

Se, mikä PSF –tiedosto tai mikä r_0/D sopii parhaiten, riippuu seeingistä. Tähän saa apua kun valitsee "comparisons". Valitse käyrät "delta P" ja yritä saada näkyvät käyrät sopimaan toisiinsa ('try to fit the shown curves') valitsemalla eri arvoja r_0/D laatikosta. "delta P" kuvastaa spekcle –muunnosfunktioiden normitettua varianssia, ja se sopii ilmakehän seeing-olosuhteiden arviointiin."


Alkuperäinen teksti:


"The questions I asked to MR. Stelzer are the following:

-   does PSF refer to point spread funtcion like in Zemaz, analyzing lenses?
-   what parameters do we find in the PSF –datafilename files?
-   how can we relate directly the optimal file to use with relation to the OTA we used?


Mr Stelzer was so kind as to answer with the following information:

The abbreviation PSF stands indeed for 'point spread function', but other than the PSF for lenses here the atmospheric or speckle point-spread function is meant. The Fourier transform, the speckle transfer function, is the mean of the squared absolute values of the Fourier amplitudes of the images. The mean is taken over the series of short exposured images of a point-like object, influenced by the atmosphere.

In a PSF-datafile is the squarer-rot of the speckle transfer function from zero space frequency to the limiting frequency (mostly in 256 steps) for different values of the Fried parameter r_0. (The Fried parameter gives in short the maximum useful telescope   diameter for long exposured images with given atmospheric seeing conditions.)

The data are taken numerically by integrating the structure function of the Kolmogorov statistics in two displaced circular regions (see e.g. D.Korff, 'Analysis of a method for obtaining near-diffraction-limited information in the presence of atmospheric turbulence', J. Opt. Soc. Am. 63 , 971-980 (1973)).

The numbers in the filenames refer to the r_0 divided by the telescope diameter D, e.g. 0r120 stands for r_0/D=0.12. For using the files first the aperture number can be set to fit  the used OTA. With xi the absolute limiting resolution of the telescope on the image plane and d_0 the pixel-distance of the CCD-camera the aperture number A is

A=2*d_0/xi

and with D the telescope diameter, f the focal length and lambda  the wavelength of light

xi=lambda*f/D

(absolute limiting distance,without the factor 1.22 of the Airy-disk).

That is

A=2*d_0*D/(F*lambda).

A=1 stands for Nyquist sampling and is a good choice for speckle interferometry.

A helping window is provided by pressing the button 'A' aside the decimal boxes to set the aperture number. The a fix distance  in arc seconds can be set, the telescope diameter, and the wavelength.  With the mouse the given distance should be drawn in the image (e.g. if some images of a double star with known distance are made,  the known diameter of a planet or a moon crater).

The aperture number is calculated and can be taken by pressing the button 'set aperture number'.

Which PSF-file or which r_0/D is best depends on the seeing conditions. A helping window appears by pressing the button 'comparisons'. Choose the curves 'delta P' and try to fit the shown curves by selecting different r_0/D in the spin box.  'delta P' denotes the normed variance of the speckle transfer functions and is suitable estimating the atmospheric seeing condition."

Timo Keski-Petäjä


SW Evostar 120 ED APO*TAL 250K*C8-N*SW 150 Pro*TAL 1 (Mizar)*Celestron Ultima 80*EQ6 Pro Eqmod + TS dual mount*CG-5 GOTO*TV: Nagler Type 4 17 mm, Panoptic 24 mm*Baader Hyperion Clickstop-Zoom 8-24*17 mm UWA-70*TV BIG 2x Barlow*Celestron 2x Barlow Ultima SV Series*TAL 3x Barlow*TS 5 x APO Barlow*TS CCD lunar camera

Lars

Kaikki täplät ovat indenttisiä diffraktio rajoitettuja kuvia kohteesta. Täplien sijainti kuvatasolla on muuttuja joka Fourier tasossa tarkasteltuna tarkoittaa vaihe-eroa.
Sopivalla veivaamisella ja optisen siirtofunktion referenssillä tuosta tosiaan saa tuloksen joka on teleskoopin diffraktio rajoittama kuva.

Mutta pitääkö noita täpliä olla kuvassa useampiakin? Jos pitää niin tyypillisillä amatööri putkilla (alle 16 tuumaa) noita ei montaa tule. Seeing 0.5", täplän koko 0.3" ja määritelmän mukaan FWHM alalle missä nuo täplät ovat on 0.5".

Onko jollakulla suuren putken omistajalla näyttää yksittäistä täpläkuvaa vaikka kaksoistähdestä?


edit: Kiinnostavan kohteen suuruus tulisi olla seeing resoluution ja putken tarjoaman resoluution välissä.