Современная астрономия и методика ее преподавания
| << Предыдущая |
СЪЕМКА ПЛАНЕТ С ПОМОЩЬЮ ЦИФРОВОЙ ЛУННО-ПЛАНЕТНОЙ КАМЕРЫ MEADE LPI
Светлов А.Н.
С-Петербург, "Пентар"
astro@pentar.ru
Вид космических объектов,
особенно в телескоп, вызывает у тех, кто
смотрит на них впервые и у тех, кто хорошо
знаком с ними, непрекращающееся чувство
удивления и восхищения. Цифровая революция,
захлестнувшая мир, не обошла стороной
астрономию. Неудивительно, что все, кто
занимается съемкой планет, перешли на
цифровые приемники. Не менее важным
оказывается то, что компьютер стал
обыденным предметом в доме и в школе, во
всяком случае во многих. Использование
цифровых камер значительно облегчило
получение изображений небесных объектов, а
современное программное обеспечение дало
возможность оперативно вести обработку
результатов. Такой инструментарий дает
принципиально новый подход в организации
многих лабораторных и практических работ
по астрономии. Причем, этот инструментарий
можно с успехом использовать на уроках
физики, химии, биологии, географии, если к
этому подойти творчески. Появляется
возможность не только получать
оцифрованные изображения различных
объектов, но и годами создавать на этой базе
целые фотобиблиотеки и использовать их в
последующих работах. Многие лабораторные
работы могут быть созданы на основе
многолетних наблюдений. Огромным стимулом
для школьного творчества может стать
осознание факта полезности его труда,
заключающегося в пополнении школьной базы
данных. При наличии определенных
стандартов (шаблонов) данных появляется
основа для дальнейшего обмена данными
между различными учебными заведениями.
Но вернемся к астрономии. Цветная КМОП-камера LPI (Lunar Planetary Imager - Лунно-планетная камера) может применяться на любых телескопах и способна делать высококачественные снимки Луны и планет с разрешением VGA (640х480), а также делать снимки земной поверхности днем. В камере предусмотрена возможность съемки с длительной экспозицией, так что вы можете делать цифровые снимки ярких объектов дальнего космоса системой, стоимость которой на порядок ниже стоимости типичной астрономической ПЗС-камеры.
Размер матрицы в камере соответствует увеличению 6мм окуляра, поэтому LPI делает снимки с достаточным увеличением без применения дополнительных адаптеров, что делает эту камеру удобной именно для фотосъемки Луны, планет и небольших ярких объектов дальнего космоса. Применение линзы Барлоу позволит повысить увеличение еще больше, а установить камеру так же просто как установить обычный окуляр.
Для реализации заложенной в LPI функции автогидирования вам потребуется телескоп Meade оборудованный системой Autostar. Стандартный комплект оборудования включает пакет ПО "Autostar Suite" и кабели для подключения ПК к порту телескопа "RS232", позволяющий программному обеспечению корректировать положение телескопа по изображению с LPI. Настройка автогидирования так же проста как и получение снимков - после загрузки первого кадра достаточно обозначить прямоугольную область вокруг звезды-гида при помощи мыши. При работе на телескопе LX200GPS со включенной функцией SmartDrive гидирование возможно по звездам до 10 величины.
Съемка Луны и планет проста до предела.
Наблюдатель обнаружит, что для получения достойных уважения снимков ему необходимо лишь сделать следующее:
- Установить комплект ПО "Autosatr Suite" на свой ПК
- Подключить USB-кабель к камере и ПК. Windows распознает новое оборудование и поинтересуется, не хотите ли вы установить для него новые драйверы. убедитесь, что CD с "Autostar Suite" все еще находится в компьютере и нажмите OK.
- Запустите "Autostar Suite", войдите в меню "Image" и выберите пункт "LPI Imaging". Светодиод на камере засветится неярким красным светом, индицируя, что камера подключена и активна.
- Откройте список "Object" и выберите тип объекта для фотографирования, к примеру выберите Moon если собираетесь фотографировать Луну.
- При помощи окуляра отцентрируйте планету или участок Луны, который собираетесь снимать. Замените окуляр камерой LPI.
- В окне "Live" появится изображение. Сфокусируйте изображение. Воспользуйтесь инструментом "Magic Eye", чтобы получить максимально резкий снимок.
- Нажмите левую кнопку мыши и не отпуская нарисуйте прямоугольник вокруг интересующей вас области. Отпустите кнопку мыши. LPI будет следить за выделенной областью в течение времени экспозиции.
- Когда будете готовы, нажмите кнопку "Start". Программа начнет делать и комбинировать снимки. Вы можете скомбинировать столько снимков сколько захотите.
- Для остановки нажмите "Stop". Программа автоматически назовет снимок и сохранит его. Все так просто!
Если вы освоились с LPI вы можете отключить все автоматические настройки и самостоятельно контролировать практически все параметры съемки. К примеру, время экспозиции может быть установлено в диапазоне от 0.001 до 15 секунд.
Программное обеспечение LPI автоматически комбинирует несколько снимков в один более качественный. В астрофотографии всегда присутствуют факторы, способные испортить идеальное по всем остальным параметрам изображение. Такими факторами, к примеру, могут стать непродолжительные ухудшения прозрачности атмосферы, турбулентные возмущения, порыв ветра, качнувший телескоп, недостаточная точность ведения, даже легкое прикосновение к любой части телескопа способно вызвать проблемы. ПО LPI имеет параметр Min Quality (минимальное качество), который можно настроить отбрасывать плохие изображения, чтобы комбинировать только те, качество которых соответствует или выше выбранного минимального уровня.
Для примера приведу ситуацию при которой получение даже какого-то результата было бы сомнительно. Съемка велась камерой LPI автором на малом телескопе (диаметр объектива 5 см, фокусное расстояние 50см), установленном на фотоштативе из открытого окна дома вечером 3 марта 2004г. Температура в комнате +23оС, на улице минус 4оС. Во время съемки небо периодически было покрыто облаками, через которые Луна иногда еле просвечивала. В таких условиях можно было вести только визуальные наблюдения с увеличением не более 20 крат. Съемка велась только тогда, когда на небе появлялось подходящее окно в облаках на 3-5 минут. На первой фотографии приведен пример одного кадра без обработки, являющейся типичным для приведенных условий наблюдения. На второй - результат работы программы, которая смогла выбрать только приемлемые кадры, совместить изображения, смещенные из-за отсутствия гидирования и оптимизировать просуммированный кадр.
Третья фотография - результат совмещения двух конечных кадров, сделанное в программе Photoshop 5.0.
На основе приведенных фотографий можно убедиться в том, как программа справляется с комплексом самых жестких неблагоприятных условий.
У LPI есть и другие возможности - это и вычитание "темного кадра" и сохранение каждого взятого снимка отдельно ("Save Every Image"), вместо финального комбинированного снимка.
Ниже приведены основные параметры и компоненты интерфейса LPI
"Live" - Показывает изображение от
камеры- "Exposure" - время экспозиции в секундах (от 0.001 до 16)
- "Gain and Offset" - аналогичны регуляторам "Яркость" и "Контраст" на ТВ. Эти параметры передаются непосредственно камере.
- "Histogram" - Показывает гистограмму изображения в окне Live. Используется монохромная картинка, получаемая усреднением значений RGB для каждого пиксела.
- "Stretch Controls" - слайдеры под гистограммой управляющие диапазоном в светах/тенях. Сверху - тени, ниже - света. Под слайдерами показаны установленные значения. Слева - тени, справа - света.
- "LOG Checkbox" - включает журнал гистограммы.
- "ROI Checkbox" - создает гистограмму заданной пользователем области в окне "Live".
- "Magic Eye Focus" - графическое отображение фокуса. Два желтых треугольника соединяются вместе при достижении наилучшего фокуса. Красные линии обозначают наилучшее достигнутое значение.
- "Avg Checkbox" - усредняет фокус по 5 последним значениям, чтобы сгладить шум изображения.
- "Reset" - сбрасывает красные индикаторы в "Magic Eye"
- "Start" - Начинает накопление изображений и показывает текущее в окне "Live" и получившееся в окне с заголовком с именем файла. Для съемки будут применены параметры "Min Quality", "Evaluation Count", "Object Name" и выбранный фильтр. Кнопка "Start" будет переименована в "Stop". При нажатии "Stop" комбинированное изображение будет сохранено в выбранном формате (BMP, gif, jpeg, Pug, TIF или в формате для профессиональных обрабатывающих программ Fits или Fits3P) в папке заданной во вкладке "Object Name". Если файл с подобным именем уже существует, новому изображению будет добавлен порядковый номер.
- "Min Quality" - задает минимально приемлемое качество снимка, применяемого для комбинирования.
- "Evaluation Count" - Количество пропущенных снимков после нажатия "Start", используемых для определения диапазона качества.
- "Object Name" - имя файла со снимком.
- "Kernel Filter" - Применяемый к изображению фильтр. При создании снимка фильтр применяется после каждого добавленного кадра, но используется только для отображения на экране монитора. При сохранении изображения фильтр применяется снова, таким образом к комбинированном снимку фильтр применяется лишь единожды.
- "Images Status" - число снимков в комбинированном изображении
- "Quality Status" - качество последнего снимка.
- "Centroid" - При выделении прямоугольной области вокруг яркого объекта в окне Live две перпендикулярные линии обозначают центр области. Область будет перемещаться вместе с объектом, держа его в центре. Таким образом она будет следить за яркой точной в любом месте изображения. Это используется в алгоритме комбинирования, для определения величины необходимого сдвига изображения.
В заключении отмечу, что изображения, полученные с помощью камеры Meade LPI, могут превосходить по количеству видимых деталей любые, даже самые тщательные зарисовки, сделанные с использованием большего инструмента. Не следует забывать, что зарисованные объекты имеют субъективный характер регистрации и зависят от квалификации рисовальщика. Качество цифровых изображений и та легкость с которой они могут быть получены, даже на самых скромных телескопах, поможет сделать наблюдения приносящими реальный видимый результат, который очень важен для школьников.
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
методика преподавания - методические материалы - конференции - преподавание астрономии
Публикации со словами: методика преподавания - методические материалы - конференции - преподавание астрономии | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
