Ripresa spettri - RSpec parte 1
da Di Lazzaro » 4 dic 2016, 15:03
https://www.dropbox.com/s/9jijy1ozvp1wl ... 4.avi?dl=0
Paolo eccolo ma per ottenere l'immagine zero devi flaggare la casella sottrai background.
Paolo eccolo ma per ottenere l'immagine zero devi flaggare la casella sottrai background.
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da Di Lazzaro » 4 dic 2016, 15:04
La si ottiene anche con il b/n allo stesso modo è corretto?
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da Paolo » 4 dic 2016, 22:13
Ciao Massimo, l'ultimo link che hai postato e' lo stesso del precedente, 23_31_14.avi (versione a colori). L'ordine zero e' fuori campo e non c'e' nessuna procedura software per farlo tornare dentro! 
La funzione sottrai background e' indispensabile per qualunque trattamento e serve per preparare correttamente lo spettro per l'estrazione del profilo.
Lavoriamo come hai suggerito anche tu con il video in b/n il cui spettro, anche se tagliato, e' di alta qualita':
https://www.dropbox.com/s/iub0o31izit4n ... 3.avi?dl=0
A mio avviso, chiunque si trovi alle prime armi con lo Star Analyser deve imparare a riconoscere le righe spettrali delle stelle come Sirio. Credimi, e' banale! Le righe sono sempre quelle. Lo spettro ne mostrera' da 4 a 7-8 a seconda della sua qualita' e di quanto il tipo spettrale della stella osservata e' vicino a quello A0V. Stiamo parlando delle righe dell'idrogeno che fanno parte della serie di Balmer. Le ho elencate nel messaggio precedente: h-alfa, h-beta, h-gamma,... E' una serie di righe in cui, a partire dalla h-alfa e spostandosi verso il blu, la distanza con la successiva diminuisce progressivamente.
Se hai imparato a riconoscere le stelle dell'Orsa maggiore, imparerai con maggiore facilita' le righe della serie di Balmer! Nella parte rossa dello spettro, oltre la riga h-alfa, ci sono altre righe di assorbimento, tre delle quali sono prodotte dalla nostra atmosfera (cioe' non e' responsabile la stella). Infine, se catturi una grande quantita' di segnale e regoli luminosita' e contrasto in modo opportuno, vedrai che nella parte del rosso lo spettro non ha una fine ma prosegue e mostra ulteriori righe di assorbimento. Ecco, quest'ultima parte di spettro non ci interessa affatto perche' e' "inquinata" da un secondo spettro perfettamente sovrapposto. Si tratta di un limite strumentale legato al principio di funzionamento del reticolo a diffrazione, non possiamo farci nulla. Per questo motivo e' bene tagliare i nostri spettri in modo che non superino i 7600A circa.
Sirio e' di tipo spettrale A1V e, come tutte le stelle di riferimento che dovrai osservare a complemento della attivita', esibisce uno spettro facilmente riconoscibile in cui dominano le righe di assorbimento della serie di Balmer. Ho preparato questo schema che puo' servirti per familiarizzare con tali spettri:
Come dicevo, le righe possono vedersi piu' o meno bene (ad esempio nel tuo video a colori sono meno evidenti di quello preso in b/n) ma la posizione relativa non cambia. Una volta che sai dove dovrebbero essere, non avrai dubbi a identificarle, quindi ad alimentare correttamente i software che effettuano la calibrazione.
Facciamo una prova... con un programma di grafica ho ridotto e messo il tuo spettro vicino allo schema. Riesci a dare un nome (e la relativa lunghezza d'onda) alle righe che si vedono nel tuo spettro?
Tieni conto che in questa situazione e' piu' difficile perche' il tuo spettro e' troncato e non ha l'ordine zero. Siccome le proporzioni sono sempre le stesse, in caso di dubbio risulta assai utile ridimensionare con un programma di grafica lo spettro acquisito per portarlo alla stessa scala di quello dello schema, osservando la coincidenza delle righe. Piu facile a farsi che a dirsi, un pizzico di esperienza e il gioco e' fatto!
Con RSpec useremo la calibrazione a due righe. Vanno benissimo ad esempio la h-beta (4861A) e la h-epsilon (3970A). Fammi sapere se fin qui e' tutto ok (bombarda pure di domande!), poi passiamo alla calibrazione.
Paolo
La funzione sottrai background e' indispensabile per qualunque trattamento e serve per preparare correttamente lo spettro per l'estrazione del profilo.Lavoriamo come hai suggerito anche tu con il video in b/n il cui spettro, anche se tagliato, e' di alta qualita':
https://www.dropbox.com/s/iub0o31izit4n ... 3.avi?dl=0
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A mio avviso, chiunque si trovi alle prime armi con lo Star Analyser deve imparare a riconoscere le righe spettrali delle stelle come Sirio. Credimi, e' banale! Le righe sono sempre quelle. Lo spettro ne mostrera' da 4 a 7-8 a seconda della sua qualita' e di quanto il tipo spettrale della stella osservata e' vicino a quello A0V. Stiamo parlando delle righe dell'idrogeno che fanno parte della serie di Balmer. Le ho elencate nel messaggio precedente: h-alfa, h-beta, h-gamma,... E' una serie di righe in cui, a partire dalla h-alfa e spostandosi verso il blu, la distanza con la successiva diminuisce progressivamente.
Se hai imparato a riconoscere le stelle dell'Orsa maggiore, imparerai con maggiore facilita' le righe della serie di Balmer! Nella parte rossa dello spettro, oltre la riga h-alfa, ci sono altre righe di assorbimento, tre delle quali sono prodotte dalla nostra atmosfera (cioe' non e' responsabile la stella). Infine, se catturi una grande quantita' di segnale e regoli luminosita' e contrasto in modo opportuno, vedrai che nella parte del rosso lo spettro non ha una fine ma prosegue e mostra ulteriori righe di assorbimento. Ecco, quest'ultima parte di spettro non ci interessa affatto perche' e' "inquinata" da un secondo spettro perfettamente sovrapposto. Si tratta di un limite strumentale legato al principio di funzionamento del reticolo a diffrazione, non possiamo farci nulla. Per questo motivo e' bene tagliare i nostri spettri in modo che non superino i 7600A circa.
Sirio e' di tipo spettrale A1V e, come tutte le stelle di riferimento che dovrai osservare a complemento della attivita', esibisce uno spettro facilmente riconoscibile in cui dominano le righe di assorbimento della serie di Balmer. Ho preparato questo schema che puo' servirti per familiarizzare con tali spettri:
Come dicevo, le righe possono vedersi piu' o meno bene (ad esempio nel tuo video a colori sono meno evidenti di quello preso in b/n) ma la posizione relativa non cambia. Una volta che sai dove dovrebbero essere, non avrai dubbi a identificarle, quindi ad alimentare correttamente i software che effettuano la calibrazione.
Facciamo una prova... con un programma di grafica ho ridotto e messo il tuo spettro vicino allo schema. Riesci a dare un nome (e la relativa lunghezza d'onda) alle righe che si vedono nel tuo spettro?
Tieni conto che in questa situazione e' piu' difficile perche' il tuo spettro e' troncato e non ha l'ordine zero. Siccome le proporzioni sono sempre le stesse, in caso di dubbio risulta assai utile ridimensionare con un programma di grafica lo spettro acquisito per portarlo alla stessa scala di quello dello schema, osservando la coincidenza delle righe. Piu facile a farsi che a dirsi, un pizzico di esperienza e il gioco e' fatto!
Con RSpec useremo la calibrazione a due righe. Vanno benissimo ad esempio la h-beta (4861A) e la h-epsilon (3970A). Fammi sapere se fin qui e' tutto ok (bombarda pure di domande!), poi passiamo alla calibrazione.
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da Paolo » 5 dic 2016, 13:23
Ok Massimo. Ti riporto alcuni screenshot commentati che mostrano passo passo il trattamento.
Volevo da subito usare la sottrazione del background ma e' meglio rimandarla in una fase successiva in quanto su un singolo frame del tuo file AVI genera degli artefatti nel profilo spettrale. Per evitare il problema occorre procedere in modo manuale e sfruttare piu' frame (con lo spettro che si muove e' problematico). In questa fase procediamo quindi senza sottrazione, poi ne parleremo in dettaglio.
Anche se adesso procediamo con video, ti anticipo che il modo migliore per trattare il tuo spettro e' quello di impiegare Registax con la funzione di allineamento (box che prende alcune delle righe di assorbimento) e salvare il risultato come immagine TIF. Nel modo piu' assoluto non bisogna intervenire con i filtri wavelet per l'aumento del dettaglio (come si fa per le immagini hi-res), altrimenti le informazioni contenute nello spettro vanno a farsi friggere! Il TIF va poi importato in RSpec. Essendo la combinazione di tanti frame, il rapporto segnale/rumore e' ottimo e la sottrazione del background non produce alcun artefatto.
Procediamo allora con il file AVI. Dopo averlo caricato selezionado la TAB "File Video" e il pulsante "Seleziona", si nota che l'asse della dispersione non e' perfettamente orizzontale. Il primo step e' dunque la rotazione. Premendo il pulsante "Ruota" compare lo slide verticale:
Si interviene prima spostando il cursore (movimenti grossolani), poi si affina cliccando sulle due freccette all'estremita' dello slide. Importante: la parte di spettro dove le righe di assorbimento diventano piu' fitte (blu/UV in uno spettro a colori) deve essere collocata a sinistra. Per convenzione poniamo il blu a sinistra e il rosso a destra.
Lo spettro diventa orizzontale con una inclinazione di 2 gradi. Chiudere lo slide quando fatto.
Dopo aver reso orizzontale lo spettro, sono passato alla scelta del frame video da processare. Come dicevo nel topic precedente, la turbolenza e il breve tempo di esposizione producono una deformazione continua del profilo. Io ho scelto quello che si vede nella finestra del profilo perche' mi e' sembrato piu' "regolare". E' un frame che si trova circa a due terzi del video (vedi cursore del file video in basso a sx). Non occorre che trovi lo stesso frame ma usa uno che si somigli. Ad esempio io ho scartato l'idea di processare questo che presenta un continuo spettrale troppo deformato.
Selezionato il giusto frame, consiglio vivamente di salvare il profilo estratto da RSpec, usando il pulsantino con l'icona del floppy disk (ancora si usa... mi chiedo se i ragazzi dell'ultima generazione hanno mai visto un floppy ). Io l'ho chiamato "Sirio non calibrato". Il file ha l'estensione DAT e si puo' richiamare in qualsiasi momento (cioe' non serve ritrovare il corrispondente frame nel video).
Passiamo adesso alla fase chiave del trattamento. E' qui che possono nascere i problemi di calibrazione in lunghezza d'onda (a prescindere dal software usato). Bisogna saper riconoscere le (poche) righe della serie di Balmer. Ho sistemato tutto (il mio schema, lo spettro 2d da trattare e il profilo di RSpec) in una immagine. Le frecce mostrano la corretta corrispondenza delle righe.
Dopo un minimo di esperienza la corrispondenza si trova mentalmente, non serve preparare questa composizione grafica. Come dicevo, le righe di Balmer sono sempre quelle. Lo spettro puo' essere piu' piccolo o piu' grande ma la loro collocazione mantiene sempre la proporzione che vedi.
Ho marcato quattro righe spettrali. Ci sarebbe anche la quinta (h-zeta a 3889A) ma siccome nel profilo il relativo avvallamento e' piuttosto "piccolo", e' preferibile escluderla.
Ci serviremo di due sole righe per la calibrazione: h-beta e h-epsilon:
E' bene che due le righe usate per la calibrazione siano distanziate nello spettro. Potevamo anche usare h-beta e h-gamma ma in tal caso la calibrazione agli estremi del profilo puo' non essere ottimale. Delle quattro disponibili ho scelto quelle piu' distanti fra loro.
E' esattamente questo il lavoro che dobbiamo fare sulle due righe prescelte: prima la h-epsilon, poi la h-beta.
Per prima cosa premere il pulsante "Calibrazione". Si apre una finestra sulla quale selezionare la TAB "Lineare". Nel riquadro "Calibra il punto 1" dobbiamo inserire i dati della riga h-epsilon, in "Calibra il punto 2" quelli della h-beta.
Cliccare con il mouse nel primo campo (1. Clicca sul pixel #1 nel profilo). Il campo diventa giallo, significa che e' pronto a recepire la coordinata facendo clic sul profilo nel punto in cui l'avvallemento raggiunge il minimo di intensita'. Nel mio esempio x=540. Nota che se si sta usando un altro frame del video, la coordinata puo' essere (leggermente) diversa!
Nel campo sottostante (quello a destra dell'opzione zero), scrivere la lunghezza d'onda della riga presa in esame -> 3970.
Ripetere la stessa procedura per la seconda riga (h-beta). Per tornare al profilo intero bisogna fare doppio click nell'area del profilo.
Nel mio spettro il minimo e' x=880. Nella casella gialla vuota inserire la corrispondente lunghezza d'onda: 4861.
Quando i quattro campi sono compilati, premere il pulante "Applica", poi chiudere la finestra di calibrazione. Lo spettro e' calibrato!
Abbellimenti vari...
Fare il crop dello spettro. Togliamo ovvero la testa e la coda usando il pulsantino con l'icona evidenziato:
In pratica si agganciano con il mouse le righe verticali gialle mettendole agli estremi dell'intervallo da eliminare. Nell'immagine sopra sto eliminando la parte blu/UV priva di segnale. Ripetere poi a destra per eliminare la parte che non ha segnale.
A questo punto consiglio il salvataggio del proflo calibrato.
Prova del nove...
Prima di cantare vittoria e "sparare" al mondo intero il nostro profilo calibrato in lunghezza d'onda, facciamo una piccola verifica.
Basta scorrere con il cursore del mouse sul profilo e controllare la lunghezza d'onda delle varie righe di assorbimento. Sappiamo quali sono e quale lunghezza d'onda devono avere. Due le abbiamo fissate noi in fase di calibrazione, quindi potremmo controllare le altre, h-gamma e h-delta.
Ancora piu' facile usare una simpatica funzione di RSpec che sovrappone nel nostro spettro delle linee verticali in corrispondenza delle righe di Balmer dell'idrogeno (in generale si possono scegliere numerose altre righe prodotte da elementi diversi dall'idrogeno).
Come puoi vedere, le linee blu sono coincidenti con gli assorbimenti del profilo spettrale. Adesso sei sicuro di aver fatto bene.
Per adesso fermiamoci qui. Prova questa procedura e facci sapere se arrivi anche tu ad un risultato corretto. Poi possiamo vedere come si corregge il flusso per la risposta strumentale (la procedura e' semplice e ancora piu' rapida). Chiedi pure se ci sono problemi. Il forum e' fatto per questo!
Buon lavoro!
Paolo
Volevo da subito usare la sottrazione del background ma e' meglio rimandarla in una fase successiva in quanto su un singolo frame del tuo file AVI genera degli artefatti nel profilo spettrale. Per evitare il problema occorre procedere in modo manuale e sfruttare piu' frame (con lo spettro che si muove e' problematico). In questa fase procediamo quindi senza sottrazione, poi ne parleremo in dettaglio.
Anche se adesso procediamo con video, ti anticipo che il modo migliore per trattare il tuo spettro e' quello di impiegare Registax con la funzione di allineamento (box che prende alcune delle righe di assorbimento) e salvare il risultato come immagine TIF. Nel modo piu' assoluto non bisogna intervenire con i filtri wavelet per l'aumento del dettaglio (come si fa per le immagini hi-res), altrimenti le informazioni contenute nello spettro vanno a farsi friggere! Il TIF va poi importato in RSpec. Essendo la combinazione di tanti frame, il rapporto segnale/rumore e' ottimo e la sottrazione del background non produce alcun artefatto.
Procediamo allora con il file AVI. Dopo averlo caricato selezionado la TAB "File Video" e il pulsante "Seleziona", si nota che l'asse della dispersione non e' perfettamente orizzontale. Il primo step e' dunque la rotazione. Premendo il pulsante "Ruota" compare lo slide verticale:
Si interviene prima spostando il cursore (movimenti grossolani), poi si affina cliccando sulle due freccette all'estremita' dello slide. Importante: la parte di spettro dove le righe di assorbimento diventano piu' fitte (blu/UV in uno spettro a colori) deve essere collocata a sinistra. Per convenzione poniamo il blu a sinistra e il rosso a destra.
Lo spettro diventa orizzontale con una inclinazione di 2 gradi. Chiudere lo slide quando fatto.
Dopo aver reso orizzontale lo spettro, sono passato alla scelta del frame video da processare. Come dicevo nel topic precedente, la turbolenza e il breve tempo di esposizione producono una deformazione continua del profilo. Io ho scelto quello che si vede nella finestra del profilo perche' mi e' sembrato piu' "regolare". E' un frame che si trova circa a due terzi del video (vedi cursore del file video in basso a sx). Non occorre che trovi lo stesso frame ma usa uno che si somigli. Ad esempio io ho scartato l'idea di processare questo che presenta un continuo spettrale troppo deformato.
Selezionato il giusto frame, consiglio vivamente di salvare il profilo estratto da RSpec, usando il pulsantino con l'icona del floppy disk (ancora si usa... mi chiedo se i ragazzi dell'ultima generazione hanno mai visto un floppy
). Io l'ho chiamato "Sirio non calibrato". Il file ha l'estensione DAT e si puo' richiamare in qualsiasi momento (cioe' non serve ritrovare il corrispondente frame nel video).Passiamo adesso alla fase chiave del trattamento. E' qui che possono nascere i problemi di calibrazione in lunghezza d'onda (a prescindere dal software usato). Bisogna saper riconoscere le (poche) righe della serie di Balmer. Ho sistemato tutto (il mio schema, lo spettro 2d da trattare e il profilo di RSpec) in una immagine. Le frecce mostrano la corretta corrispondenza delle righe.
Dopo un minimo di esperienza la corrispondenza si trova mentalmente, non serve preparare questa composizione grafica. Come dicevo, le righe di Balmer sono sempre quelle. Lo spettro puo' essere piu' piccolo o piu' grande ma la loro collocazione mantiene sempre la proporzione che vedi.
Ho marcato quattro righe spettrali. Ci sarebbe anche la quinta (h-zeta a 3889A) ma siccome nel profilo il relativo avvallamento e' piuttosto "piccolo", e' preferibile escluderla.
Ci serviremo di due sole righe per la calibrazione: h-beta e h-epsilon:
E' bene che due le righe usate per la calibrazione siano distanziate nello spettro. Potevamo anche usare h-beta e h-gamma ma in tal caso la calibrazione agli estremi del profilo puo' non essere ottimale. Delle quattro disponibili ho scelto quelle piu' distanti fra loro.
Siccome dobbiamo misurare la coordinata x delle due righe, e' assai consigliato di fare uno zoom su di esse. Mantenendo premuto il tasto shift, con il mouse selezionare un box intorno alla riga. Faccio un esempio con la riga h-beta:
La visualizzazione cambia e vediamo il profilo ingrandito nella zona scelta:
Passando con il cursore del mouse sul profilo, RSpec fornisce la coordinata x corrispondente.
E' esattamente questo il lavoro che dobbiamo fare sulle due righe prescelte: prima la h-epsilon, poi la h-beta.
Per prima cosa premere il pulsante "Calibrazione". Si apre una finestra sulla quale selezionare la TAB "Lineare". Nel riquadro "Calibra il punto 1" dobbiamo inserire i dati della riga h-epsilon, in "Calibra il punto 2" quelli della h-beta.
Cliccare con il mouse nel primo campo (1. Clicca sul pixel #1 nel profilo). Il campo diventa giallo, significa che e' pronto a recepire la coordinata facendo clic sul profilo nel punto in cui l'avvallemento raggiunge il minimo di intensita'. Nel mio esempio x=540. Nota che se si sta usando un altro frame del video, la coordinata puo' essere (leggermente) diversa!
Nel campo sottostante (quello a destra dell'opzione zero), scrivere la lunghezza d'onda della riga presa in esame -> 3970.
Ripetere la stessa procedura per la seconda riga (h-beta). Per tornare al profilo intero bisogna fare doppio click nell'area del profilo.
Nel mio spettro il minimo e' x=880. Nella casella gialla vuota inserire la corrispondente lunghezza d'onda: 4861.
Quando i quattro campi sono compilati, premere il pulante "Applica", poi chiudere la finestra di calibrazione. Lo spettro e' calibrato!
Abbellimenti vari...
Fare il crop dello spettro. Togliamo ovvero la testa e la coda usando il pulsantino con l'icona evidenziato:
In pratica si agganciano con il mouse le righe verticali gialle mettendole agli estremi dell'intervallo da eliminare. Nell'immagine sopra sto eliminando la parte blu/UV priva di segnale. Ripetere poi a destra per eliminare la parte che non ha segnale.
A questo punto consiglio il salvataggio del proflo calibrato.
Prova del nove...
Prima di cantare vittoria e "sparare" al mondo intero il nostro profilo calibrato in lunghezza d'onda, facciamo una piccola verifica.
Basta scorrere con il cursore del mouse sul profilo e controllare la lunghezza d'onda delle varie righe di assorbimento. Sappiamo quali sono e quale lunghezza d'onda devono avere. Due le abbiamo fissate noi in fase di calibrazione, quindi potremmo controllare le altre, h-gamma e h-delta.
Ancora piu' facile usare una simpatica funzione di RSpec che sovrappone nel nostro spettro delle linee verticali in corrispondenza delle righe di Balmer dell'idrogeno (in generale si possono scegliere numerose altre righe prodotte da elementi diversi dall'idrogeno).
Come puoi vedere, le linee blu sono coincidenti con gli assorbimenti del profilo spettrale. Adesso sei sicuro di aver fatto bene.
Per adesso fermiamoci qui. Prova questa procedura e facci sapere se arrivi anche tu ad un risultato corretto. Poi possiamo vedere come si corregge il flusso per la risposta strumentale (la procedura e' semplice e ancora piu' rapida). Chiedi pure se ci sono problemi. Il forum e' fatto per questo!
Buon lavoro!
Paolo
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da Max » 5 dic 2016, 13:58
Paolo non ho parole,sono commosso, in breve mi hai risolto un problema e con estrema semplicità, e che portavo avanti da mesi e che nessuno ha mai avuto il coraggio di affrontare , come se fosse una "materia oscura".si vediamo poi ti faccio sapere ecc..
Grazie mille.nel pomeriggio faccio queste prove e ci aggiorniamo.
Grazie mille.nel pomeriggio faccio queste prove e ci aggiorniamo.
- Max
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