Imagine norocoasă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Nucleul clusterului globular M15 vizualizat cu tehnica imagistică norocoasă .

Termenul imagistică norocoasă ( literalmente imaginea norocoasă, cunoscut și sub numele de expuneri norocoase, expuneri norocoase) desemnează o tehnică astrofotografică care aparține imagisticii speckle . Imaginea Speckle utilizează camere de mare viteză cu timpi de expunere (100 ms sau mai puțin) care minimizează efectul vizualizării . Imaginea norocoasă combină apoi expunerile care sunt cel mai puțin afectate de vizionare (de obicei în jur de 10% din total), creând o imagine de înaltă rezoluție și expunere lungă.

Istorie

Tehnica imagistică norocoasă a fost dezvoltată în anii cincizeci și șaizeci ai secolului al XX-lea și s-a bucurat de o oarecare popularitate în rândul celor care au concurat pe fotografie planetele (folosind cinecamere , adesea cu intensificatoare de imagine ); Cu toate acestea, prima estimare a șanselor de a obține expuneri norocoase (expuneri norocoase) a fost publicată de David L. Fried în 1978 . [1] În timpul primelor aplicații a fost în general convins că atmosfera estompează imaginea obiectelor astronomice ; [2] FWHM al neclarității a fost estimat și utilizat în sortarea expunerilor. Studiile ulterioare [3] [4] au arătat că atmosfera nu estompează imaginile obiectelor cerești, ci produce, în general, numeroase copii ascuțite ale imaginii ( funcția de difuzare a punctelor determină apariția „petelor”). Noile tehnici utilizate au profitat de acest lucru pentru a produce imagini de calitate superioară celor obținute prin asumarea efectului de estompare al atmosferei.

Principiul de funcționare

Imaginile realizate de telescoapele terestre sunt supuse efectelor distorsionante ale turbulenței atmosferice (responsabile de fenomenul de scintilație ). Multe programe de imagistică astronomică necesită rezoluții mai mari decât se poate obține fără un anumit factor de corecție a imaginii. Imaginea norocoasă este una dintre tehnicile utilizate pentru a limita efectele atmosferice. Utilizată la o selecție egală sau mai mică de 1%, această tehnică permite atingerea limitei de difracție a unui telescop cu diafragmă de 2,5 m, îmbunătățind rezoluția cu un factor de 5 în comparație cu alte sisteme standard de formare a imaginii.

Imagine norocoasă Zboo 1pc.png
Steaua binară ζ Bootis observată de telescopul optic nordic la 13 mai 2000 folosind imagini norocoase. ( Discurile Airy din jurul stelelor se datorează difracției telescopului.)
Zeta bootis scurtă expunere.png
Aceeași stea observată printr-o expunere tipică scurtă, fără a utiliza nicio tehnică de imagistică cu pete . Imaginea este fragmentată în mai multe pete datorită efectelor atmosferei terestre.

Secvența de imagini de mai jos arată cum funcționează tehnica. Dintr-o serie de 50.000 de imagini, realizate cu o viteză de cel puțin 40 de imagini pe secundă, au fost create cinci imagini de expunere lungă diferite:

LuckyImagingDemonstration1.png Este suma tuturor celor 50.000 de imagini și echivalează aproximativ cu o expunere de 21 de minute (50.000 / 40 de secunde) limitată de efectele vizualizării . Apare ca o imagine tipică a unei stele, ușor alungită. Extensia generală FWHM a discului este de 0,9 " .
LuckyImagingDemonstration2.png Este suma tuturor celor 50.000 de imagini, dar aici centrul de greutate (centroid) al fiecărei imagini este deplasat către aceeași poziție de referință. Prin urmare, imaginea este corectă și prezintă un grad de detaliu mai mare decât imaginea anterioară (arată două obiecte).
LuckyImagingDemonstration3.png Este suma celor mai bune 25.000 de imagini (50% selecție), combinate în așa fel încât cel mai luminos pixel al fiecărei expuneri să coincidă în același loc. Gradul de detaliu este superior (arată trei obiecte distincte).
LuckyImagingDemonstration4.png Este suma celor mai bune 5.000 de imagini (selecție de 10%), combinate ca în imaginea anterioară. Aureola înconjurătoare de vedere este redusă, în timp ce un inel aerisit în jurul obiectului mai luminos este clar vizibil.
LuckyImagingDemonstration5.png Este suma celor mai bune 500 de imagini (1% selecție), combinate ca în cele două precedente. Halo-ul vizibil pare redus și mai mult, în timp ce raportul semnal-zgomot al celui mai luminos obiect este cel mai mare dintre toate cele cinci expuneri lungi.

Diferența dintre imaginea limitată la vedere și ultima imagine este evidentă: dacă un singur obiect alungit a apărut în prima, un sistem triplu stelar se distinge clar în ultima. Componenta principală a sistemului este un pitic roșu de clasa M4 V de magnitudine 14,9, folosit ca sursă de referință, în timp ce componenta terțiară (cea mai slabă) este un pitic de clasa M7-M8. Sistemul este la aproximativ 45 de bucăți distanță de sistemul solar . Prezența inelelor Airy indică faptul că a fost atinsă limita de difracție a telescopului din care au fost realizate imaginile, în acest caz telescopul de 2,5 m al observatorului Calar Alto. Raportul semnal-zgomot al surselor punctuale crește odată cu creșterea selectivității sortării imaginii, în timp ce halo-ul vizibil scade. Separarea dintre componenta primară și secundară este de aproximativ 0,55 ", în timp ce separarea dintre secundar și terțiar este mai mică de 0,15", ceea ce este echivalent cu 6,75 UA .

Sisteme hibride cu optică adaptivă

În 2007 , astronomii de la Caltech și Universitatea din Cambridge au anunțat rezultatele obținute dintr-un nou sistem hibrid care combina imaginea norocoasă cu un sistem optic adaptiv . Sistemul a fost montat pe telescopul Hale de 5,08 m al observatorului Monte Palomar ; acest sistem a permis împingerea telescopului foarte aproape de limita sa de rezoluție teoretică, permițând anumitor tipuri de observații să obțină o rezoluție egală cu 0,025 ". [5] Combinația de imagini norocoase și optică adaptivă permite obținerea unui rezultat care se amestecă mai bine rezultatele celor două tehnici: cu imagini norocoase este de fapt posibil să se obțină expuneri scurte cu timpi de ordinul a câteva fracțiuni de secundă; prin urmare, ușor de modificat prin optică adaptivă Combinația celor mai bune imagini obținute permite, prin urmare, să creeze o imagine cu expunere lungă cu o rezoluție mai mare decât cea obținută de la o cameră normală cu expunere lungă cu optică adaptivă.

Această tehnică hibridă se aplică numai obiectelor cu dimensiuni unghiulare mai mici, de până la 10 ", date fiind limitele impuse de factorii de corecție a turbulenței atmosferice.

Cu toate acestea, comparativ cu unele telescoape spațiale , cum ar fi Hubble (diafragmă de 2,4 m), sistemul hibrid lucly imaging-adaptive optics încă prezintă unele probleme, cum ar fi îngustarea câmpului vizual pentru imagini cu rezoluție mai mare (de obicei între 10 "e 20 "), strălucirea aerului și blocarea unor frecvențe ale spectrului electromagnetic de către atmosferă (vezi dispariția ). [5] Deoarece este situat deasupra anvelopei atmosferice, un telescop spațial nu este afectat de aceste limitări și este capabil să colecteze imagini cu câmp larg, de înaltă rezoluție.


Imagine a nucleului clusterului M13 observată cu acest sistem. 10% din expunerile capturate au fost combinate pentru a obține această imagine de înaltă rezoluție (40 mase ); câmpul vizual ocupă aproximativ 1 ".
Hst M13 acs 660nm 1arcsec.png
Imagine a aceleiași zone obținută de telescopul Hubble cu un filtru de lumină de 660 nm . Stelele sunt mai bine definite în imaginea laterală, deși imaginea Hubble este mai expusă și prezintă și stele mai slabe.

Difuzarea tehnicii

Atât astronomii amatori, cât și astronomii profesioniști au început să folosească această tehnică. Camerele web și camerele video moderne sunt capabile să surprindă rapid expuneri scurte cu o sensibilitate suficientă pentru astrofotografie ; aceste sisteme fac posibilă obținerea unor rezoluții de neobtinut anterior de la telescopul utilizat. Există mai multe metode pentru selectarea celor mai bune imagini, cum ar fi cea bazată pe raportul Strehl [6] sau selecția bazată pe contrastul imaginilor. [7] Evoluțiile recente în tehnica CCD de multiplicare a electronilor (EMCCD) au făcut posibilă obținerea de imagini de înaltă rezoluție cu imagini norocoase ale obiectelor slabe.

Notă

  1. ^ David L. Fried, Probabilitatea de a obține o imagine norocoasă de expunere scurtă prin turbulență , în Optical Society of America , vol. 68, decembrie 1978, pp. 1651–1658, DOI : 10.1364 / JOSA.68.001651 .
  2. ^ J.-L. Nieto, E. Thouvenot, Recentrarea și selecția imaginilor cu expunere scurtă cu detectoare de numărare a fotonilor. I - Teste de fiabilitate , în Astronomie și Astrofizică , vol. 241, n. 2, ianuarie 1991, pp. 663-672, ISSN 0004-6361.
  3. ^ NM Law, CD Mackay, JE Baldwin, Lucky Imaging: Imagerie cu rezoluție unghiulară ridicată în vizibil de la sol [ link rupt ] , în Astronomy and Astrophysics , vol. 446, nr. 2, 1 februarie 2006, pp. 739-745.
  4. ^ RN Tubbs, Lucky Exposures: Diffraction limitează imagistica astronomică prin atmosferă , în Observatorul , vol. 124, aprilie 2004, pp. 159-160, ISBN 3-8364-9769-7 .
  5. ^ a b Rick Fienberg, Sharpening the 200-Inch , Sky and Telescope magazine, 14 septembrie 2007. Accesat la 01-07-2008 (arhivat din original la 28 iulie 2009) .
  6. ^ JE Baldwin, RN Tubbs, GC Cox, și colab. , Imagistica limitată la difracție de 800 nm cu telescopul optic nordic de 2,56 m , în Astronomie și astrofizică , vol. 368, martie 2001, pp. L1 - L4, DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20010118 .
  7. ^ RF Dantowitz, SW Teare, MJ Kozubal, Imagine bazată pe sol de înaltă rezoluție a mercurului , în The Astronomical Journal , vol. 119, nr. 5, mai 2000, pp. 2455–2457, DOI : 10.1086 / 301328 .

Bibliografie

  • William A. Baum (martie 1956), Fotografie electronică a stelelor , Scientific American, 194 .
  • CL Stong (iunie 1956) interviu cu omul de știință Robert B. Leighton pentru „Amateur Scientist”: Concerning the Problem of Making Sharper Photographs of the Planetets , Scientific American , 194 , p. 157.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Lucky_imaging&oldid=110168358 ”