Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://mavr.sao.ru/hq/ssl/Opisanie/node10.html
Дата изменения: Unknown
Дата индексирования: Tue Oct 2 08:05:51 2012
Кодировка: koi8-r
Поисковые слова: п п п п п п п р п р п

Определение положения спектральных порядков на изображении

Следующим шагом после устранения инструментальных эффектов является выделение областей интереса на изображении эшелле-спектра, а именно - отождествление положения спектральных порядков и выделение областей, содержащих рассеянный внутри спектрографа свет или фон. Таблица с координатами средних линий порядков называется маской. Средняя линия в зависимости от методики отождествления положения порядков (построения маски) может представлят собой линию, проходящую вдоль порядка по точкам максимальной интенсивности поперечных сечений порядка или по центрам тяжести профилей поперечных сечений, или по максимумам гауссиан, вписываемых в профили порядков.

Для эшелле-спектров, полученных с анализатором поляризации и/или резателями изображения построение маски осуществляется при помощи следующей команды, имеющей восемь необязательных параметров:

@@ sdefordrs [p1] [p2] [p3] [p4] [p5] [p6] [p7] [p8]

p1 - имя файла с изображением спектра, по которому будет строится маска. По-умолчанию имя читается из переменной ORDREF.

p2 - количество порядков на кадре. По-умолчанию читается значение переменной NBORDI.

p3 - высота порядка (высота монохроматического изображения щели в фокальной плоскости камеры) в пикселях. По-умолчанию используется значение переменной WIDTHI.

p4 - значение порога отождествления местоположения порядка. Порог отождествления (threshold) представляет собой отношение интенсивности в максимуме поперечного сечения порядка к локальному значению фона в межпорядковом пространстве. По-умолчанию используется значение переменной THRESHI.

p5 - этот параметр имеет два элемента, первый указывает на тип спектра (возможные значения: 0 - эшельный спектр, 1 - одномерный спектр), второй указывает на вариант наблюдения (возможные значения: 1 - без анализатора, 2 - с анализатором, 3 - с резателем изображения на 3 среза, 4 - анализатор + резатель на два среза). По-умолчанию p5=0,3.

p6 - шаг определения местоположения порядков. По-умолчанию используется значение переменной BKGSTEP.

p7 - количество суммируемых колонок ПЗС-изображения, используется для построения маски по изображениям с низким отношением сигнал/шум. По-умолчанию используется значение первого элемента переменной BKGRAD.

p8 - степени двумерного полинома для аппроксимации средних линий порядков. По-умолчанию подставляются значения переменной DEFPOL.

Обычно для построения маски для эшельных спектров с резателем изображения на три среза достаточно указать имя файла и количество порядков:

@@ sdefords <filename> <ordersnumber>

Наиболее оптимальные значения остальных параметров задаются в момент инициализации сессии обработки.

При запуске программа предлагает выбрать область изображения, в которой будет производится построение маски. Эта функция была введена для отсечения непарных компонент порядков на спектрах с анализатором поляризации, попадающих в кадр сверху и/или снизу. Область ограничивается сверху и снизу двумя произвольными прямыми, каждая прямая задается двумя точками при помощи мышки. На этом этапе предлагается отметить две пары точек на кадре сначала снизу, потом сверху. Выбор точек производится слева-направо нажатием левой кнопки мышки, переход к выбору следующей точки осуществляется нажатием правой кнопки, при многократном нажатии на левую кнопку используются координаты последней отмеченной точки, при нажатии только правой кнопки используются координаты соответвующего угла кадра. Допускается произвольный порядок выделения точек, ограничивающих область отождествления. По-умолчанию используется весь кадр.

Как правило отождествление эшелле-порядков на кадре производится по любому хорошо накопленному изображению спектра или по изображению с ``плоским полем'', но в случае отсутсвия спектров с высоким отношением синнал/шум и ``плоского поля'' при соответствующем выборе входных параметров программа построения маски может работать и с очень плохими изображениями (проводились испытания по спектрам с S/N < 5 на пиксель). Метод построения маски заключается в следующем: с заданным шагом {BKGSTEP} по координате X производится вертикальный разрез кадра и по каждому разрезу определяется положение (координата Y) центров тяжести отдельных порядков, каждому отождествленному порядку присваивается номер N от 1 до {NBORDI}. В зависимости от варанта наблюдения под центром тяжести порядка подразумевается следующее: для однокомпонентных (``классических'') спектров - центр тяжести профиля поперечного сечения, при наблюдении с анализаторами поляризации - среднее между положениями центров тяжести ортогональных компонент порядка с соответствующим номером (под ортогональными компонентами порядка подразумеваются компоненты одного эшельного порядка, раздвоенного в результате прохождения света через анализатор поляризации, в разных компонентах одного эшельного порядка свет поляризован в ортогональных плоскостях), в данном случае в таблице order.tbl, содержащей результаты отождествления положения порядков, добавляется колонка :YDIFF, содержащая расстояние между ортогональными компонентами, при наблюдении с резателями изображения на три среза - центр тяжести профиля поперечного сечения центральной компоненты порядка, дополнительно в таблице order.tbl формируются две колонки :YUP и :YLOW, содержащие расстояния от центральной компоненты соответственно до верхней и нижней, аналогично и при совмещении анализатора поляризации с резателем изображения на два среза определяется среднее положение центров тяжести отдельных компонент с добавлением в таблицу колонок, содержащих расстояния от среднего положения до центров тяжести каждой компоненты порядка. На рис.5 показан результат работы функции отождествления положения эшелле-порядков на кадре с изображением спектра, полученного с резателем изображения, квадратиками показаны центры тяжести найденых компонент порядков.

Рис.: Изображение эшелле-спектра, полученного с резателем изображения на три среза, и результат определения положения эшелле-порядков. Квадратиками отмечены отождествленные компоненты эшелле-порядков.

положения Y центра тяжести поперечного сечения каждого эшелле-порядка с номером N с заданным шагом по оси X аппроксимируются полиноминальной зависимотью Y(X,N):

$$\rm Y(X,N)=\sum_{i=0}^{\tt DEFPOL(1)}\sum_{j=0}^{\tt DEFPOL(2)}A_{ij}X^iN^j$$

Согласно формуле диффракционной решетке единичный эшелле-порядок в фокальной плоскости камеры должен представлять собой отрезок параболы, в то время как расстояние между порядками должно быть обратно пропорционально абсолютному номеру эшелле-порядка.

Далее зависимость Y от X и номера порядка N аппроксимируется двумерным полиномом 4-й и 3-й (по умолчанию) степени по X и N соответственно, степени полинома можно менять в зависимости от спектрального прибора или наблюдательной моды. При смещении изображения спектра от кадра к кадру вследствие нестабильности спектрографа либо строится маска для каждого изображения, либо маска, построенная для одного кадра, совмещается с изображением спектра на другом кадре.

Рис.: Аппроксимация положения компонент порядков на кадре двумерным полиномом.