Коллекция продолжает пополняться за счет передачи пластинок из индивидуальных коллекций



жүктеу 104.5 Kb.
Дата02.05.2016
өлшемі104.5 Kb.
: data -> docs
docs -> Стандартные требования на бесшовные трубы из среднеуглеродистой стали для котлов и пароперегревателей 1
data -> Мұрағат ісі саласындағы мемлекеттік қызметтерді көрсету орындары Облыстардың, Астана, Алматы қалаларының жергілікті атқарушы органдарының мекенжайы
data -> МЕҢдігүл шындалиева қазақ очеркінің поэтикасы (монография)
data -> Шығыс Қазақстан облысының Семей аймағында 2012 жылы аталып өтілетін және еске алынатын
docs -> И мониторингу окружающей среды фгбу «среднесибирское угмс» территориальный центр по мониторингу загрязнения
docs -> Научные руководители Аспиранты, докторанты, соискатели
docs -> Постановление От 20 августа 2002 г. N 27
Обработка и измерение

фотопластинок с рассеянными скоплениями

на измерительной машине «Фантазия»
Е.В.Поляков1, В.Н.Фролов1, Ю.К.Ананьевская1, М.К.Цветков2

1 Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, СПб, Россия,

2 Институт астрономии Болгарской АН, София, Болгария

E-mail: poliakow@homelink.ru


Введение

Рис. 1 В Пулковской обсерватории фотографические наблюдения ведутся с 1893 года после установки Нормального Астрографа (рис. 1). К 1941 году коллекция фотопластинок насчитывала почти 10 тысяч снимков. Большая часть коллекции погибла во время войны, когда обсерватория была полностью разрушена (рис. 2), Рис. 2




инструменты уничтожены (рис. 3).

Рис. 3

Удалось спасти лишь около тысячи пластинок.


Материал

Обсерватория была восстановлена и открыта в 1954 году (рис. 4).



Рис. 4
Был восстановлен, вернее – заново воссоздан Нормальный Астрограф. Взамен утраченного 30” рефрактора в Пулкове был установлен 26” рефрактор (рис. 5), несостоявшийся подарок Гитлера Муссолини.
В начале 1950-х годов фотографические наблюдения возобновились в Пулковской обсерватории. В настоящее время в Пулковском стеклянном архиве собрано 40 тысяч пластинок (рис. 6).

Рис. 5 Рис. 6


Коллекция продолжает пополняться за счет передачи пластинок из индивидуальных коллекций (фотонаблюдения прекращены).

Инструменты

Все имеющиеся пластинки оцифрованы на планшетных сканерах UMAX-1200 и UMAX-2400 с разрешением 600-1200 dpi (рис. 7).



Рис. 7
Эти сканы являются вспомогательным материалом для дальнейшей оцифровки на Автоматизированном Измерительном Комплексе (АИК) «Фантазия» (рис. 7).

Рис. 8
Часть пластинок (около 6 тысяч) оцифрована на «Фантазии» 1996-2002 годах

Для обработки оцифрованного материала был разработан пакет программ визуализации, анализа и измерения изображений звезд (рис. 8-14).
Рис. 10

Рис. 9



Рис. 11

Рис. 12


Рис. 14


Рис. 13
Дальнейшее выполнение работ сдерживалось тем, что АИК устарела и перестала удовлетворять современным требованиям. В 2003 году началась глубокая реконструкция АИК (рис. 15) на основе новейшей элементной базы. Благодаря применению новейших позиционных датчиков фирмы Renishaw [Renishaw], обладающих разрешением 100 nm, современной элементной базы, 5-мегапиксельных CMOS-матриц [EVS] удалось не только значительно улучшить технические характеристики (см. табл.), но и коренным образом изменить компоновочную схему установки, повысить надежность её работы.

Рис.15
Появилась возможность выполнять сплошное сканирование пластинок за приемлемое время и забыть о дрейфе нуль-пункта. Кроме того, стали доступны для обработки очень плотные, передержанные астронегативы. Прежними остались лишь массивный (1500 кг) металлический стол и каретка (70 кг), перемещаемая на аэростатических подшипниках двумя линейными электродвигателями.


Таблица

Технические характеристики АИК «Фантазия»




Система позиционирования

Система сканирования

Характеристика

прежняя


настоящая


Характеристика

прежняя


Настоящая


Лазерный интерферометр

Позиционный датчик “Renishaw”

ЭЛТ+ФЭУ

КМОП-камера

+

осветитель



Рабочее поле, мм

370x370

370x370

Поле зрения, мм²,

пикселов²


4x4


4096x4096

6.5х4.9


2136х1602

Время позиционирования, с


4

2-5

Скорость считывания,

Mdot· s-1



0.020

10.0

Точность позиционирования, мкм

1

0.0-0.2

Аппертура, мкм


2-3


_

Точность измерения положения, мкм

0.32

0.1


Размер пиксела, мкм²

_

3.046х3.053

Скорость движения каретки, мм/с

330

80


Разрешение, мкм²

1x1

3.046х3.053

Дрейф нуль-пункта за 6 часов работы, мкм

5-15


0.0-0.3

Дрейф нуль-пункта за 6 часов работы, мкм

2-3

0










Динамический диапазон

2D

3D

Алгоритмы, хорошо зарекомендовавшие себя ранее, включены в состав нового матобеспечения. Разработаны новые программы, обеспечивающие обработку оцифрованных полей большого размера: составление общего изображения пластинки или её части из мозаики отдельных кадров, последовательно оцифровываемых камерой. Реализованы новые алгоритмы поиска звездных изображений, анализа их формы, отождествления пластинок между собой, выборки звезд, общих для всех пластинок серии.

С 2006 года «Фантазия» работает в экспериментальном режиме.

Метод

Пулковская астрографическая коллекция среди прочих имеет в своем составе несколько сотен пластинок с рассеянными скоплениями. В 2007 году большая часть из них была оцифрована на реконструированной «Фантазии», разработано матобеспечение для обработки сканов с использованием гораздо более широких, не имевшихся ранее, возможностей фактически новой измерительной машины.



Следует отметить, что поступающий в обработку фотографический материал неоднороден по своему качеству. Пластинки могут различаться по плотности (разные экспозиции), размытости (погодные условия), уровню шумов (различные эмульсии), наличию дефектов (царапины, пометки, признаки старения), способу съемки (экспонированные непосредственно на эмульсию или сквозь стекло) и т.п. Процесс обработки направлен на нивелирование указанных различий и приведение материала к однородному состоянию, что позволяет минимизировать влияние неблагоприятных факторов на результаты дальнейших измерений.
Алгоритм процесса обработки:


  1. выбрать из стеклотеки все пластинки со снимками скопления,

  2. выбрать из БД их изображения, оцифрованные на сканере,

  3. распознать на сканах (п. 2) изображения звезд, получить их предварительные координаты,

  4. отождествить все сканы между собой и свести их в единую систему координат,

  5. указать центр скопления (назначить «центральную» звезду или центральную точку, указав их координаты на одном из сканов),

  6. установить пластинку в измерительную машину «Фантазия»,

  7. обзорной камерой «Фантазии» получить кадр произвольного участка пластинки,

  8. распознать на кадре изображения звезд, получить их координаты,

  9. отождествить распознанные объекты на скане (п. 3) и кадре (п. 6),

  10. связать системы координат скана (единую для всех сканов) и кадра текущей пластинки,

  11. вывести пластинку в окно зрения основной камеры так, чтобы центр скопления совместился с центром окна,

  12. оцифровать участок пластинки со скоплением (размеры участка задаются заранее). Оцифровка выполняется в виде мозаики окон – полей зрения камеры, с 10%-м перекрытием окон.

  13. выполнить «постъюстировку»: несмотря на высокую точность юстировки камеры (угол между осями координат систем сканирования и позиционирования не превышает 1’) в алгоритм формирования из мозаики окон общего изображения введена операция постъюстировки - определения взаимной ориентации соседних окон путем отождествления изображений фона на их перекрывающихся краях и доворота изображений относительно друг друга. Этим угловая невязка осей соседних окон снижается до 2-3” или 0.1 микрона.

  14. привести составные изображения всех пластинок к единой яркостной шкале путем вычитания среднего фона и нормирования яркости к заданному диапазону,

  15. выполнить сложение всех изображений для получения усредненного изображения. Последнее выгодно отличается от отдельных изображений значительным уменьшением шумов фона, «проявлением» невидимых ранее изображений очень слабых звезд, улучшением формы изображений слабых звезд, т.е. упорядочением распределения плотности в их изображениях.

  16. распознать (отыскать) все изображения звезд на оцифрованном участке, определить их предварительные координаты и величины. Нужно отметить, что на усредненном изображении, как правило, обнаруживается заметно больше звезд, чем на отдельных изображениях, составляющих усредненное. Особенно это касается пластинок плохого качества, когда количество распознанных объектов может различаться в разы. Следующее замечание относится к координатам звезд: ясно, что, суммируя изображения объектов, обладающих собственным движением, мы получаем некие осредненные их положения, отягощенные весом, зависящим от интегральной характеристики качества пластинки. Тем не менее, полученные осредненные значения оказываются пригодными как предварительные координаты для последующего измерения изображений звезд на каждой отдельной оцифрованной пластинке.

  17. используя список предварительных координат (п. 16), выполнить позиционные и фотометрические измерения на всех оцифрованных пластинках.



Результат

Предлагаемая методика (п. 1-17) применена при обработке серии пластинок со снимками скопления NGC 2323.



Рассеянное скопление NGC 2323 проектируется на очень богатую звездами область Млечного пути, что вызывает определенные трудности для его исследования. По данным компилятивного электронного каталога рассеянных скоплений Галактики (WEBDA) экваториальные координаты его центра: = 07h 02m 42s, = -08 23 00(2000.0); галактические: l = 221.672 , b = -1.331.

Основной астрометрический материал для определения собственных движений звёзд скопления составили пластинки, снятые на Пулковском нормальном астрографе в период с 1930 по 1990г.г.:

Пластинки Эпохи

С 694 1930 февр. 19

D 46 1949 март 02

15500 1988 янв. 25

15501 1988 янв. 25

15977 1989 февр. 22

16183 1990 февр. 22
В пределах площадки размером 42'.5×42.'5 , центром которой является скопление, были измерены прямоугольные координаты звезд до предела величин В ~ 16m. Некоторые слабые звезды не были измерены на всех пластинках из-за низкого качества их изображений. Поэтому для выведения СД использовалось от 3-х до 6-ти пластинок.

Относительные собственные движения звезд определялись с помощью линейного метода, детально описанного в статье Жилинского и др. (Известия ГАО РАН ,т. 215, 57,2000). В качестве опорной пластинки, на которую приводились все остальные, использовалась самая глубокая – D 46, ориентированная по звездным положениям из каталога «Тихо-2». Редукция была осуществлена по 32 звездам, выбранным в интервале звездных величин 13m.5 <В<14m.5. Точность полученных собственных движений описывается следующими величинами среднеквадратичных ошибок: σx = ± 4.92 и σy = ± 4.80 мас/год. Всего в пределах исследуемой площадки они были определены для 1431 звезды. Все астрометрические результаты собраны в каталог, в столбцах которого содержатся следующие данные: 1. Номер звезды, 2. Ее номер в каталоге USNO-A 2.0, 3 и 4. Прямоугольные координаты X и Y в минутах дуги, 5-8. СД по X и Y и их ошибки в мас/год, 9. Число использованных пластинок, 10. Вероятность принадлежности к скоплению в %, 11. Примечания.

В дальнейшем на основании полученного при измерениях материала были отобраны члены скопления NGC 2323 и определены его основные физические параметры.

Каталог будет доступен после публикации итоговой статьи.
Заключение

Описанная методика обработки оцифрованных изображений с использованием суммарного (усредненного) изображения обнаруживает ряд преимуществ по сравнению с ранее использовавшимся подходом, состоявшим в поиске звезд на каждом из оцифрованных изображений, последующим их измерением и отождествлением полученных списков координат друг с другом.



Обсуждаемая методика позволяет:

  1. избавиться от большей части артефактов и дефектов, различных для различных пластинок,

  2. выделить звезды в наиболее полном составе, превышающем, как правило, количество звезд, обнаруженных на каждой из отдельных пластинок,

  3. измерить звезды в рамках единой их идентификации (нумерации, составленной при распознавании объектов усредненного изображения), т.е. избежать довольно сложной и неоднозначной процедуры многокомпонентного отождествления (каждой пластинки с каждой) для получения каталога скопления.



Пример обработки изображений:
п. 14. привести составные изображения всех пластинок к единой яркостной шкале путем вычитания среднего фона и нормирования яркости к заданному диапазону,





NGC 2323, 1930.02.19, exp = 60 min ▼ сложить (п. 15)





NGC 2323, 1949.003.02, exp = 40 min ▼ сложить (п. 15)





NGC 2323, 1989.02.23, exp = 15 min ▼ сложить (п. 15)





NGC 2323, 1990.02.23, exp = 20 min ▼ получить среднее (п.115)






распознать, перенумеровать (п. 16)






©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет