• 1. Общие замечания.

    Для работы применен пакет Panel (конструктор панелей управления системой MIDAS), разработанный сотрудником лаборатории информатики Шергиным В.С.

    Описание команд панелей и подпанелей, используемых в данной работе, даны в Приложении_1. Все команды также могут быть вызваны обычным образом.

    Дополнительные команды (.prg-файлы) подробно описаны в Приложении_2.

  • 2. Начало работы.

    .inmidas
    Вход в систему с определением некоторых команд, загрузкой пакетов Echelle, Panel, выводом основной рабочей панели Commands, т.е. все действия, определенные в login.prg.

    . Изображения, полученные в одну ночь, удобно обрабатывать в отдельном каталоге. Эшелле-сету присвоить имя - lNNN, где NNN - номер ночи. Его лучше сразу же ввести в поле кнопки SESS на основной рабочей панели. Параметры и некоторые результаты обработки именованного сета можно сохранить для повторного использования.

    С помощью подпанели Display создается дисплей-окно удобного размера и устанавливается цвет (lut=real).

    Для работы с изображениями используется подпанель Image.

    Подготовка изображений, полученных при наблюдении с системой LIMA (в формате ".fts", ".fts.gz"), выполняется командой

    @@ fiss файл E

    ([gunzip], fromlima, indisk, extract, flip,
    start,step -> 1.,autocuts, lo_ima).

    Подготовка изображений, полученных при наблюдении с системой MIDAS (в формате ".bdf", ".bdf.gz"), выполняется командой

    @@ biss файл Y E

    ([gunzip], [extract], [flip], start,step -> 1.,autocuts, lo_ima).

    На выходе обеих команд имеем файл-изображение с именем lnn.bdf, где nn - порядковый номер файла в данном сете (наблюдательная ночь).

    Таким образом разворачиваются все файлы данной ночи.

    Темновые (dark) изображения усредняются командой

    @@ awin d

    (ввод списка номеров файлов n1,..,nn, aver/win dav = ln1,..,lnn med,
    del/ima ln1,..,lnn ...)

    Все кадры должны быть сняты с равной экспозицией.

    . Этой процедурой можно обрабатывать и изображения объектов, если они не смещены. При этом, особенно если их число не менее 3-х, они достаточно эффективно чистятся от космических частиц. Сильное смещение можно обнаружить визуально, используя команду BLINK/CHAN.

    Далее среднее темновое dav.bdf должно быть вычтено изо всех изображений, включая калибровочную лампу (Th+Ar). Для этого удобно воспользоваться командой

    @@ subdark lnn dav

    (вычитание среднего темнового, замена отрицательных
    значений нулевыми, autocuts, lo_ima).

    На выходе файл с именем lnnd.bdf.

  • 3. Построение маски для определения положения порядков.

    Если есть необходимость работать с частью изображения - с помощью GET/CUR определяются границы по оси Y (ymin,ymax).
    Параметры этой процедуры можно задавать либо через подпанель Set_Ech --> @@_SET/set_1, либо командой

    SET/ECHELLE [SCAN=ymin,ymax] [NBORDI=число-порядков] ORDREF=имя-файла ...

    Стандартная процедура построения маски - define/hough (кнопка DEF_H).

    Результат этого действия записан в файлах order.tbl (координаты центра порядков, некоторые параметры данной сессии) и back.tbl (координаты центрального положения между порядками).

    На некоторых изображениях эта процедура может вызвать трудности, бороться с которыми можно либо подбором параметров, либо уменьшая рабочую область и, соответственно, число определяемых порядков. Кроме того, можно взять маску, построенную по другому изображению, при необходимости линейно сдвинув ее командой sh_ord.

    .
    Иногда приходится искать более экзотические способы.

  • 4. Отождествление.

    Как и любая другая, процедура начинается с задания параметров. Делается это командой

    SET/ECHELLE wlc= lincat= slit= ... ,

    либо через подпанели Set_Ech --> @@_SET/set_5 и @@_SET/set_6, в которых поля заполнены заданными на данный момент значениями.

    Основной (минимальный) набор параметров:

    wlc - имя файла c изображением, по которому будет производиться отождествление. Чаще всего это изображение калибровочной лампы "торий+аргон" (Th+Ar), иногда - небо, снятое утром и/или вечером (солнечный спектр).
    slit - высота щели для выделения порядка, здесь обычно берется равной 5.
    width2,thres2 - параметры поиска линий - ширина, порог.
    lincat - каталог стандартных линий (thar.tbl, thar100.tbl, thar50.tbl - для ториевой лампы, sunline.tbl - для спектра неба).
    wlcmtd - метод отождествления, нами применяются PAIR или ANGLE, затем GUESS.
    guess - имя сета для сохранения промежуточного и окончательного результата процедуры. Промежуточный результат используется как первое приближение для повторного отождествления в методе GUESS. Здесь имя берется из поля кнопки SESS на основной рабочей панели.
    Для остальных параметров, как правило, используются их значения по умолчанию.

    Все шаги отождествления включены в два командных файла: nectwice.prg и suntwice.prg, записанных в область стандартных эшелле-команд. Кнопки вызова TWICE и STWICE (расположены на основной рабочей панели Commands) запускают выполнение команд @s nectwice и @s suntwice соответственно. Чтобы оптимально подобрать параметры - все части (и подчасти) процедуры включены в интерактивные циклы с возможностью их определять и переопределять.

    Первый шаг - поиск спектральных линий. Чтобы выбралось оптимальное число линий на порядок, подобираются параметры поиска (ширина, порог).

    Следующий шаг - выбор метода первого отождествления (PAIR/ANGLE) и привязка к нескольким известным линиям. Для метода PAIR (порядки пересекаются) это должны быть пары линий в соседних порядках, для ANGLE - несколько отдельных линий (не менее четырех) равномерно распределенных по всему изображению. Ниже приведены примеры выбора линий для спектрографов PFES и LINX:

    Далее происходит собственно отождествление, результат каждой итерации выводится на изображение. Окончательный результат - идентифицированные линии, дисперсионные коэффициенты и т.п. - записан в таблице line.tbl, точность отражена в двух графиках - разностей положения расчетных и реальных линий и размера пиксела в ангстремах на каждый порядок:

    Повторное отождествление (метод GUESS) уточняет предыдущее. Процедура выполняется в цикле чтобы было удобно варьировать параметры, т.е. попробовать разные степени полинома (DC=3/4), различную точность выбора линий для расчета дисперсионных коэффициентов (TOL). Хороший результат дает применение здесь более полного каталога стандартных линий, а именно, для LYNX сначала применить thar100.tbl, затем - thar.tbl, для PFES - thar50.tbl и thar100.tbl соответственно.

    Окончательный результат - маска (order.tbl, back.tbl), отождествление (line.tbl) и все параметры данного сета сохраняются в файлах <guess>ORDE.tbl, <guess>LINE.tbl, <guess>back.tbl (здесь guess = lNNN, см. выше).

    . Для более точного отождествления по спектру неба в процедуре предлагается дополнительный интерактивный цикл построения континуума и нормирования каждого спектрального порядка. Подробное описание этого шага см. в разделе 6 - "Дополнительные процедуры".

    . Перед отождествлением запустить с основной рабочей панели (кнопка SET_C) команду, устанавливающую удобный размер курсора.

    Команда e_thar (кнопка THAR на подпанели Echelle_Procedure). выделяет спектры из изображения Th+Ar в форматах MIDAS (файл sNNNnn.bdf) и DECH20 (файлы sNNNnn.100, sNNNnn.fds, sNNNnn.dis).

    Правильность отождествления можно проверить командой интерактивного просмотра e_ident (кнопка IDENT на подпанели Echelle_Procedure).

  • 5. Работа с изображениями объектов.

    Задать параметр NIGHT - порядковый номер файла в наблюдательной ночи (nn). Его можно ввести в поле кнопки NN на основной рабочей панели Commands.

    Клавиша RED_IMA (там же) вызывает общую команду redima p5=nn, составленную из нескольких отдельных частей:

    1. Построение маски по данному изображению (define/hough) или использование готовой маски (в файле order.tbl) с возможным линейным сдвигом (ком. sh_ord).

    2. Для оценки и вычитания фона используются стандартные процедуры MIDAS - BACKGROUND/ECHELLE c несколько измененной визуализацией ("чистый" вертикальный срез по центру кадра выводится на график синим цветом поверх исходного черного, срез фона - красным). Метод оценки фона определяется параметром bkgmtd (обычно берется spline, реже - poly), значения основных параметров для обоих методов устанавливаются командой beg95, либо вводятся по запросу (например bkgsmo при spline) для каждого изображения.
    Вызов процедуры очистки от космических частиц (FILTER/ECHELLE) - по запросу.
    Возможность переопределить маску по "чистому" изображению - по запросу.
    Изображение, полученное на зтом этапе, имеет имя lnndc.bdf.

    . Для некоторых изображений приходится более тщательно подбирать степени полиномов, сплайна, а также параметры bkgrad (радиус действия сплайна между порядками вдоль осей X,Y), bkgstep (шаг выбора точек по оси X).

    3. Выделение порядков (extract).
    Чтобы наиболее эффективно использовать полученную информацию, порядки выделяются с переменной высотой щели. Интерактивная процедура @@_ords предлагает выбрать вертикальный срез в центральной части изображения и выводит его в первое графическое окно, помечая первый и последний порядки (рис 1.). Далее управление попеременно передается из одного графического окна в другое. Выбранные (курсором) небольшие участки из первого окна перевыводятся с увеличением во втором, где через две отмеченные (также курсором) точки проводится секущая. По пересечениям этой линии слева и справа от центрального положения порядка (значения маски) определяется предварительная высота щели. Процесс интерактивен, позволяет сглаживать срез и переопределять выделенные участки и высоты, в случаях затруднения (слабые объекты с низким отношением сигнал/шум) принимается минимальное значение в 8 пикселов. При выходе из цикла полученные значения обрабатываются командой convert/tab (рис 3.) и в дальнейшем используются для выделения порядков процедурой @@_e_ex2. Полученный спектр каждого эшелле-порядка выводится в первом окне.

    . .
    Рис 1. Рис 2.
    .
    Рис 3.

    4. Перевод спектров в формат DECH20 (файл sNNNnn.100) выполняется командой @@_cre_100.

    В результате работы этой программы имеем "чистое" изображение - lnndc.bdf, "порезанное" - eNNNnn.bdf (пространство пиксель-порядок), sNNNnn.bdf - спектр в формате DECH20.

    Далее работа со спектрами проводится в системе DECH20.

  • 6. Дополнительные процедуры.

    @@_e_add -
    сложение спектров с различным отождествлением (возможно полученных в разные даты). На входе - два спектра в специальном табличном формате - интенсивность и длина волны для каждого пикселя каждого порядка, созданных командой @@_e_tab. Второй спектр интерполируется (приводится к первому), их общая часть суммируется (возможно применение весов). На выходе - спектр в форматах системы DECH20 (файл.100, файл.fds) и такая же таблица. Работать с ней можно используя команды подпанели Graphic, задавая вид спектра TE.
    @@_e_cont -
    Построение континуума для эшелле-спектров. Эта программа построена на основе подобной из контекста Spec, интерактивна, позволяет тщательно обрабатывать не только отрезки эшелле-порядков, но и сами порядки. Все запросы снабжены достаточными комментариями. Параметры соответствуют команде CONTIN/SPEC.