Учет рассеянного света и экстракция спектра из изображения

На последнем этапе работы программы построения маски положения эшелле-порядков (@@ sdefords) формируется таблица для учета рассеянного света back.tbl. В таблице указаны координаты узловых точек посередине между порядками и с шагом (BKGSTEP) по оси X, используемых для сплайн интерполяции уровня рассеянного света (фона), а также границы области размером BKGRAD вокруг узловой точки, в которой производится вычисление медианного значения фона. Переменная BKGRAD имеет два поля radx и rady, означающих соответственно радиус области усреднения по оси X и Y, т.е. размер площадки равен $2\cdot radx+1$ по оси X и $2\cdot rady+1$ по Y. Рассчет медианного значения фона вокруг узловой точки используется для устранения возможных дефектов приемника ("горячие" или "холодные" пиксели, "ловушки" и т.д. ) или следов "космических" частиц. Значение по-умолчанию переменных BKGSTEP=50 и BKGRAD=10,3 задаются при инициализации сессии обработки данных и выбраны оптимальными для спектрографа НЭС. При сильных вариациях уровня рассеянного света по полю свтоприемника значения переменных BKGSTEP и BKGRAD необходимо уменьшать.

Вычетание рассеянного света и экстракция спектра в случае обработки данных, полученных с резателем изображения, выполняется программой:

@@ sredima [p1] [p2] [p3] [p4] p5 [p6]

p1 - имя файла с исходным двумерным изображением спектра, прошедшего предыдущие стадии обработки,

p2 - имя файла с итоговым двумерным изображением спектра с вычтеным рассеянным светом,

p3 - имя файла с итоговым обработанным спектром, этот файл представляет собой двумерное изображение с массивом одномерных спектров, в котором по оси X идут элементы приемника, по оси Y - номер порядка, таким образом, каждая строчка изображения представляет собой экстрагированный спектральный порядок,

p4 - имя объекта. По-умолчанию имя объекта читается из шапки файла с изображением спектра.

p5 - номер исходного спектра. Этот параметр, если он задан, заменяет первые три.

p6 - тип обрабатываемого спекра. Возможные значения: o - астрофизический объект (по-умолчанию), t - калибровочный спектр Th+Ar,

Результат работы программы зависит от последовательности действий и значения параметра p6. При значении "t" производится вычитание рассеянного спектра, экстракция (извлечение) отдельно каждых компонент порядков, при этом образуются три файла с суффиксами "u", "c" и "l", что соответствует набору верхних, центральных и нижних компонент порядков соответственно, и, наконец, определяется сдвиг нижней и верхней компоненты относительно центральной для каждого порядка методом кросс-корреляции. Значение относительных сдвигов, усредненное по всем порядкам, записывется в переменную SLICE_SHIFT=upper,lower. Из-за конструктивных особенностей прибора относительный сдвиг между компонентами порядка может значимо меняться от порядка к порядку, для таких случаев сдвиг, определенный отдельно для каждого порядка, записывается в таблицу.

При значении параметра p6=o происходит все тоже самое, но вместо определения сдвига между компонентами порядков, происходит суммирование компонент с учетом ранее определенного сдвига. Дополнительно экстарагированный и суммированный спектр преобразуется в формат для дальнейшей обработки (проведение уровня непрерывного спектра, измерение эквивалентных ширин и лучевых скоростей линий) в системе DECH20. Если сдвиг не был определен ранее, программа останавливается после экстракции отдельных компонент порядков.

При любом другом значении параметра p6 программа останавливается при экстракции компонент порядков.

Параметр p5 определяет имя исходного и итоговых файлов следующим образом:

Исходный файл, приоритет в зависимости от существования

1. l{p5}mdb.bdf

2. l{p5}mb.bdf

3. l{p5}adb.bdf

4. l{p5}ab.bdf

5. l{p5}db.bdf

6. l{p5}b.bdf

Суффиксы означают:

b - из изображения вычтен ток смещения,

d - вычтен темновой ток,

m - выполенено медианное усреднение нескольких изображений в одной серии экспозиций,

a - среднее арифметическое из нескольких изображений в одной серии.

Итоговый файл с двумерным изображением спектра вычтеным рассеянным светом имеет то же имя, что и исходный, с добавлением суффикса "c".

Файлы с экстрагированными спектрами, а так же таблицы с относительным сдвигом компонент порядков записываются в подкаталог ./extd. Имя файла с одномерными спектрами:

e{NIGHT}{p5}{suff}.bdf

где NIGHT - номер ночи или сессии обработки данных, suff - суффикс, принимающий значения u,c,l - для указания на компоненту порядков, и s - для указание на суммарный спектр.

Файлы со спектрами в формате DECH20 имеют имена s{NIGHT}{p5}{suff}.100 и хранятся в подкаталоге ./dech.

При обработке эшелле-спетров с резателем изображения программу окончательной редукции запускают следующим образом:

@@ sredima p5=xx p6=t

для обработки калибровочного спектра Th+Ar и определения сдвига между компонентами эшелле-порядков

@@ sredima p5=xx p6=o

для обработки спектров астрофизических объектов, суммирования компонент порядков и перевода данных в формат DECH20. На рис.  на верхней вставке приведены экстрагированные три компоненты одного эшелле-порядка, внизу сумиированный с учетом относительного сдвига компонент спектр.

Для последующего суммирования компонент эшелле-порядков в случае, если программа sredima выполнила только экстракцию, используется программа:

@@ ssum p1 p2 p3

где p1 - номер спектра, p2 - сдвиг верхней компоненты порядков относительно центральной, p3 - сдвиг нижней компоненты. Здесь, как и в других подобных случаях, сдвиг отрицательный если данная компонента сдвинута влево и наоборот.

Для обработки спектров, полученных с анализатором полярицации, существует аналогичная программа с такими же параметрами:

@@ zredima [p1] [p2] [p3] [p4] p5 [p6]

Программа выполняет вычитание рассеянного света и извлечение отдельно верхних и нижних компонент эшелле-порядков, обозначаемых соответственно суффиксами "u" и "l". На рис.  показаны экстрагированные ортогональные компоненты одного эшелле-порядка.

Программы srdeima и zredima останавливаются после каждого этапа с вопросом о продолжении действий, выводя промежуточные результаты для контроля хода обработки. Перед началом экстракции компонент порядков эти программы проверяют наличие таблицы tslit.tbl, содержащей высоты щелей для каждого порядка, с которыми будет производится экстракция. Экстракция выполняется путем простого суммирования интенсивностей по все высоте щели. Формирование таблицы tslit.tbl происходит на этапе построения маски положения эшелле-порядков с учетом неперекрытия компонент. Если такой таблицы нет, то программы srdeima и zredima по-умолчанию переходят в режим определения высот щелей для экстракции компонент, так же возможно специально выйти в этот режим перед началом экстракии, даже если таблица с высотами щелей существует.