user10778722

FITS формат для хранения фотографий

Для хранения астрономических фотографий часто используют формат FITS. У таких файлов обычно расширение .fits или .fit.

Проще всего представить такой файл как снимок с приложенными метаданными. В нём может быть записано, когда сделан кадр, куда смотрел телескоп, сколько длилась выдержка, какая использовалась камера и какой стоял фильтр.

Обработчик астрономических наблюдений

Открыть один файл несложно. Разобраться с несколькими миллионами файлов - уже интереснее.

За 25 лет менялись камеры, телескопы и съемочные программы. Сведения в файлах тоже заполнялись по-разному. В одном кадре есть все необходимые параметры, в другом чего-то не хватает. Иногда нужно дополнительно проверить, какой участок неба вообще попал на снимок.

А искать хочется по понятным признакам. Например: покажи наблюдения этой области за определённый год. Или найди кадры, сделанные конкретным телескопом и фильтром.

Но даже хороший список файлов не отвечает на один важный вопрос: как все эти кадры расположены на небе?

Для этого программа должна пройти по архиву, прочитать файлы и собрать общий каталог. Тогда при поиске не придётся каждый раз открывать тысячи снимков.

Так появилась карта

Телескоп видит небольшой участок неба. Камера снимает его, и получается кадр с определёнными границами.

Если нанести эти границы на карту, сразу становится видно, какие участки снимали, где кадры перекрываются и где между ними остались пропуски.

Именно такая карта была сделана в SkyCoverage.

Можно посмотреть отдельное поле или общую картину наблюдений. Даты и названия файлов при этом остаются доступны, просто теперь у каждого снимка есть понятное место на карте.

Если координат в файле нет, программа может попытаться восстановить их по расположению звёзд. Она сравнивает звёздный рисунок на снимке с каталогом и определяет, куда смотрел телескоп. Заодно выясняет размер кадра и поворот камеры.

Это полезно и для большого архива обсерватории, и для обычного домашнего архива астрофотографа.

Как астрофотограф, я могу использовать такую карту при подготовке своих съёмок.

Допустим, хочется снять большую туманность. Целиком в камеру она не помещается, поэтому её нужно фотографировать частями, а затем собрать из них одну картинку. Это называется мозаикой.

Съёмка может растянуться на несколько ночей. Нужно помнить, какие части уже готовы, какие ещё предстоит снять и достаточно ли соседние кадры перекрывают друг друга.

На карте это гораздо понятнее. Видно, где уже есть материал и какого участка не хватает.

А ещё хочется заранее посмотреть, как объект поместится в кадре именно с моей камерой и телескопом. Можно подобрать положение, повернуть рамку и подготовить будущие поля.

Так к просмотру архива добавилось планирование наблюдений.

Три режима для разных задач

В результате в SkyCoverage появились три рабочих пространства: «Обсерватория», «Планировщик» и «Проект».

«Обсерватория» нужна для работы с историей наблюдений. Здесь можно смотреть архивные поля, искать объекты и сопоставлять разные слои карты. Основной вопрос этого режима: что уже наблюдали и какие данные у нас есть?

«Планировщик» нужен для подготовки новой съёмки. В нём можно подобрать положение и размер поля, поворот камеры, подготовить мозаику, указать выдержку и количество кадров. Готовый план можно экспортировать в NINA или CSV.

«Проект» позволяет сохранить рабочую область, снимки и план для конкретной задачи, а затем поделиться ссылкой с другими участниками. Это удобно, когда над одним объектом работают несколько человек и всем нужно видеть общую картину.

У этих режимов одна карта неба, но разные повседневные задачи. Кто-то разбирает старый архив, кто-то готовится к сегодняшней ночи, а кто-то собирает материал вместе с коллегами.

Minor Planet Center

Кроме собственного архива, в проекте есть данные Minor Planet Center (центр малых планет)

Туда поступают сведения о наблюдениях астероидов и комет от обсерваторий по всему миру. SkyCoverage использует доступные записи о направлениях наблюдений: какая обсерватория, когда и в какую область смотрела.

Сами фотографии из этих записей мы не получаем. Но можем показать направления наблюдений отдельным слоем на карте.

Это связано с одной из исходных задач проекта: помочь с выбором полей для поиска астероидов и комет. Небо большое, поле камеры небольшое, а ясная ночь ограничена по времени. Полезно знать, какие области недавно наблюдали другие участники и где в доступных данных остаются пробелы.

При этом пустое место на карте не означает, что туда никогда не смотрел ни один телескоп. Карта показывает только те наблюдения, сведения о которых есть у системы.

И повторная съёмка не обязательно лишняя. Для изучения движущихся объектов она часто необходима. Всё зависит от задачи наблюдений.

Коллаборации

Ещё одна практическая задача появилась благодаря совместной cъемке объектов.

Когда материал собирают несколько участников, у каждого оказывается своё оборудование. Один телескоп снимает широкую область, другой значительно меньшую. Камеры тоже могут быть повёрнуты по-разному.

Просто отправить всем координаты недостаточно. Нужно увидеть, как реальные кадры соединятся между собой.

Для этого и полезен режим проекта. Можно держать перед глазами общий план и накладывать полученные снимки на карту. Так становится видно, попала ли нужная область в кадр, хорошо ли состыковались соседние поля и что ещё предстоит доснять.

Локальный FITS агент

Для собственного архива есть отдельная программа, локальный FITS Agent.

Ей нужно указать папку со снимками. Она прочитает файлы, соберёт информацию о них и подготовит данные для карты и поиска.

По мере появления новых снимков библиотеку можно дополнять. Это позволяет использовать ту же идею в небольшом домашнем архиве.

Кроме координат, система собирает параметры изображений. Например, оценки резкости звёзд и яркости фона. По ним можно сравнивать серии и замечать, в какие ночи результат получился лучше или когда появились проблемы с фокусом.

Я искал задачу, в которой можно было бы совместить разработку и своё увлечение астрономией.

Теперь в SkyCoverage можно разбирать старые наблюдения, смотреть их расположение на небе, учитывать доступные данные других обсерваторий и готовить новые съёмки.

Проект продолжает развиваться. Многое ещё предстоит улучшить.

Посмотреть, что получилось, можно на skycoverage.ru.