TUTORIEL REDUC


SOMMAIRE :
Fonctionnalités de base
  Chargement et sauvegarde des fichiers
  Fenêtre principale
  Sélection des images
  Tri des images (BestOf)
  Découpage
  Alignement et compositage
  Aperçu sur les mesures
  Fenêtre Réduction
  Réjections automatiques
  Etalonnage
  Mesures manuelles
  Publication et logs
Fonctionnalités avancées
  AutoReduc: reductions automatiques
  ELI: Easy Lucky Imaging
  Surface: ajustement d'une surface tridimensionnelle
  Ré-échantillonage avec QuadPx
  Interférométrie des tavelures
  Etalonnage sur un filé d'étoile
  Etalonnage sur une série moteur arrêté
  Prétraitement du Dark et du Bias
  Traitements par lots
Autres fonctionnalités
  Langage
  Permutations horizontale et verticale
  Jeu de curseurs
  Réglages des niveaux de visualisation
  En-tête FITS
  Logs auto-reload
  Personnalisation de la liste des caméras

Fonctionnalités de base

Chargement et Sauvegarde des images

Reduc lit les formats d'images suivants:
FITS int 8, int 16, int 32, IEEE 32 et IEEE 64
Cubes FITS dans les mêmes formats
BMP
Fichiers AVI compatibles VFW



Ouvre la boîte de dialogue classique de Windows.
Le nombre de fichiers pouvant être chargés est limité par Windows. Cela peut être un problème avec le grand nombre d'images nécessaires à l'interférométrie des tavelures par exemple (voir ci-dessous Charger Dossier.)


Charger Dossier est une commande puissante et facile à utiliser.
Elle permet de charger un nombre d'images virtuellement illimité (>100 000, probablement suffisant !).
A l'ouverture de la boîte de dialogue, sélectionner un fichier et tous les fichiers du dossier portant la même extension sont immédiatement chargés.
Cela suppose évidemment que les images de différentes étoiles sont logiquement sauvegardées dans des dossiers différents.


Les caméras modernes permettent d'enregistrer des cubes FITS.
Cette fonctionnalité charge un cube et le décompresse instantanément.

Convertit un fichier AVI en images au format BMP.
C'est une routine assez sommaire qui convient bien aux AVI produit par les vieilles webcams.
Les caméras récentes utilisent des codages qui ne sont pas toujours reconnus (et qui ne seront probablement pas supportés à l'avenir).
Cependant votre logiciel de capture doit être capable d'éclater les fichiers AVI qu'il crée en images individuelles aux formats FITS ou BMP que vous pouvez ensuite charger dans Reduc.
VirtualDub et VirtualDubMod sont aussi fréquemment utilisés par les observateurs pour faire ces conversions lorsque le logiciel de capture ne le permet pas.

Si votre logiciel de capture peut créer des fichiers au format FITS ou créer des cubes FITS, faites lui faire, c'est mieux pour tout un tas de raisons!

Conversion de fichiers AVI:
- Selectionnez le fichier AVI puis cliquez sur Convert

- Choisissez le dossier de destination et donnez un nom générique pour les fichiers à créer.
Le nom générique sera indexé automatiquement par Reduc.
- L'outil de conversion se ferme dès que la conversion est terminée. Vous pouvez maintenant charger les fichiers BMP avec les menus Fichier/Ouvrir or Fichier/Charger Dossier


Sauvegarde des images

Reduc peut écrire dans les formats suivants:
FITS int 16, IEEE 32 et IEEE 64
Cube FITS Cube dans les mêmes formats
BMP
RED est un format propriétaire haute précision utilisé en interne par Reduc

Utilisez les commandes :
- du groupe 1 pour sauvegarder l'image actuellement affichée
- du groupe 2 pour sauvegarder la série d'images sélectionnées dans la liste.
Les fichiers seront automatiquement indexés de 00001 à xxxxx.
- du groupe 3 pour sauvegarder la série d'images sélectionnées dans un unique cube FITS.


Fenêtre principale
L'essentiel du travail dans Reduc se déroule dans cette fenêtre. Prenons quelques instants pour se familiariser avec elle.

1 La barre de titre affiche le nom de l'image actuelle
2 Les noms des images chargées sont affichées dans la liste. Son arrière-plan est blanc lorsque ce sont les images originales qui sont chargées, il est bleu lorsque les images proviennent de l'espace de travail temporaire de Reduc
3 Contrôles de sélection des images
4 L'image actuelle est affichée ici
5 Quelques statistiques concernant l'image actuelle. En gras, les coordonnées et l'intensité du pixel survolé par le curseur
6 Curseurs de réglages des niveaux de visualisation
7 Zoom (4x) de la zone survolée par le curseur. La case Inv passe le zoom en négatif
Un clic n'importe où dans cette zone ouvre un zoom paramètrable
8 Configuration de la détection des centroïdes
9 Vues en coupe du dernier centroïde
10 Etoile modélisée
11 Boutons compA et compB, très utilisés !!!
12 Procédure AutoReduc
13 Procédures ELI et Surface
14 Procédures d'étalonnage sur filés d'étoiles


Sélection des images

Toutes les fonctions automatiques de Reduc sont appliquées (à l'exception de BestOf) à l'ensemble des fichiers cochés dans la liste.
Les images peuvent être sélectionnées à la demande en cochant la case en regard du fichier.
Le nombre d'images actuellement sélectionnées est affiché en grisé (Sel: xxx).

Le bouton Inv inverse la sélection et la case à gauche de ce bouton permet de sélectionner/déselectionner toutes les images.
La liste déroulante indique le pourcentage d'images actuellement cochées. Elle peut aussi être utilisée pour sélectionner rapidement les x% images de la liste en partant du début de celle-ci.


Tri des images

Pendant l'observation il recommandé d'acquérir de nombreuses images.
Lors de la réduction il peut être préférable de ne travailler qu'avec les meilleures. Reduc propose deux fonctions spécifiques pour les trier (Traitement / BestOf et BestOf(Vis)).

BestOf trie toutes les images de la liste qu'elles soient ou non cochées cependant il ne change pas l'état de la sélection. Après BestOf la liste est triée de la meilleure à la plus mauvaise et la meilleure image est affichée immédiatement.
BestOf (Vis) permet de faire soi-même l'évaluation. Reduc présente une série de gros plans de la ROI de chaque image. On peut ensuite les sélectionner manuellement.


Découpage
Les observateurs d'étoiles doubles enregistrent généralement des images de petite taille ne contenant que l'étoile à mesurer.
Selon la caméra et/ou le logiciel d'acquisition il est parfois impossible de sélectionner une sous-image pendant l'enregistrement. Travailler avec de très grandes images diminue les performances de Reduc et crée parfois des problèmes d'identification.
Après un clic sur Découpage Reduc ouvre une boîte de dialogue qui permet de régler précisément la taille et la position de la sous-image.
Les effets des réglages sont matérialisés par le carré blanc/rouge.

Note: Reduc travaille toujours sur des copies de vos images et il ne modifie jamais les images originales.




Alignement et Compositage


Ce groupe de commandes fait ce qu'il dit. Il reste présent dans Reduc pour des raisons éducatives, quand vous serez familiarisé avec Reduc vous ne l'utiliserez que rarement.

Aligner Liste : procède à un alignement des images sur la composante la plus brillante. En cas de magnitudes proches et en fonction du seeing l'alignement peut occasionellement s'effectuer sur la composante secondaire. Ce problème disparait lorsqu'on utilise les fonctions avancées AutoReduc et ELI.
Additionner Liste : additionne les images cochées.
Compositage automatique : effectue les deux opérations précédentes.
Stack Reductions : Reduc additionne les images en utilisant les données de la fenêtre de réduction. L'alignement est effectué sur les coordonnées de la composante principale. Reduc définit lui-même la taille de l'image résultante.

Aligner Liste et Compositage automatique recadre les images. A la différence du simple découpage le recadrage est défini relativement à l'étoile la plus brillante de l'image. Les effets des réglages sont matérialisés par le carré blanc/rouge.
NOTES:
- Reduc est capable de combiner des images de tailles différentes
- Comme vous pouvez positionner le recadrage à votre gré relativement à l'étoile la plus brillante, celle-ci n'est pas forcément présente sur l'image finale.




Aperçu sur les mesures

Deux clics pour un centroïde et quatre clics pour une mesure:
Cliquez sur une étoile. Reduc dessine une boîte de détection (carré vert) autour de l'étoile et estime son centroïde.
Si la détection de Reduc vous convient, un clic droit mémorise cette position.
Faites de même avec une deuxième étoile.

Note: Quand Reduc charge une image, il se positionne immédiatement sur la composante la plus brillante.

   

Beaucoup de choses se sont passées durant ces quelques clics. .
Avant tout regardons de plus près la bande supérieure qui contient les réglages de détection des centroïdes.

- A gauche le Zoom.
Il présente un zoom de la zone survolée par le curseur. Quand vous cliquez et maintenez appuyé le bouton gauche de la souris le zoom se centre sur la position du centroïde calculé.
Les couleurs du zoom peuvent être inversées en cochant la case Inv.
Si vous avez des difficultés à lire le zoom, un click sur cette zone ouvre une fenêtre indépendante avec un zoom paramétrable.

- Juste à droite se trouve la zone de réglage.
Nous avons déjà vu que la boîte de détection était matérialisée par un carré vert. Sa taille peut être modifiée de 3x3 pixels à 61x61 pixels avec le curseur de réglage horizontal. Ajustez cette taille pour que la boîte encadre l'étoile en fonction de sa taille.
Reduc repositionne la boîte de détection et recalcule un nouveau centroïde dès que l'on agit sur la barre de réglage.
Si la case Automatique est cochée, vous pouvez cliquer de manière très approximative (dans un rayon environ égal à la taille de la boîte) autour de l'étoile à mesurer, Reduc estimera malgré tout le bon centroïde.
Cocher Manuel oblige par contre Reduc à proposer un centroïde dans une zone qui ne dépasse pas la surface de la boîte (et vous force donc à cliquer sur l'étoile !). Le centrage automatique est activé par défaut et convient dans la plupart des cas. Dans quelques cas exceptionnels le cadrage manuel peut empêcher Reduc de se positionner sur la composante brillante alors que vous voulez mesurer la composante secondaire d'un couple très serré.

- La fenêtre jaune montre une vue en coupe de l'étoile selon deux axes. Les couleurs des courbes sont identiques aux axes de la couleur correspondante de la fenêtre de zoom (vertical en rouge, horizontal en bleu). Max, Moy, Min sont les valeurs maxi, mini et moyenne dans la boîte de détection. Seuil est le niveau à partir duquel un pixel est considéré comme significatif pour l'évaluation du centroïde. Ce niveau est représenté par la ligne horizontale, il peut être changé manuellement en déplaçant la ligne à l'aide de la souris. Déplacer cette ligne force Reduc à remodéliser l'étoile, lorsque le modèle vous convient vous pouvez enregistrer le centroïde correspondant par un clic droit dans la fenêtre jaune.
A chaque nouvelle étoile, Reduc réestime le seuil automatiquement, en pratique il ne devrait jamais être réglé manuellement et s'avère parfaitement adapté dans la plupart des cas.
Les lignes verticales de cette fenêtre jaune représentent les limites de la boîte de détection.

- La fenêtre verte est la fenêtre de modélisation. L'étoile est représentée telle que la "voit" Reduc. Vous ne pouvez pas agir dessus.





Fenêtre Réduction

Durant ces opérations la fenêtre Réduction est apparue. L'option de menu Fenêtre/Réduction permet aussi de l'ouvrir.

1 liste de sélection de la caméra. La dernière caméra utilisée est rappelée automatiquement lors du lancement de Réduc.
2 taille des pixels. La taille des pixels est automatiquement alimentée lorsqu'on sélectionne une caméra. La liste est personnalisable en cliquant sur le bouton [...].
3 orientation des quadrants. Changez d'orientation en cliquant sur les boutons N,S,E,W. Il s'agit juste ici de donner une orientation grossière des images. La chose importante est la succession des quadrants. Reduc conserve ces réglages d'une session à l'autre.
4 coordonnées du centroïde et indication de l'intensité de l'étoile.
5 mode de fonctionnement actuel (Etalonnage ou Mesure)
6 D = inclinaison de l'image par rapport au mouvement diurne. Calculée automatiquement en mode Etalonnage.
7 E = échantillonnage. Calculé automatiquement en mode Etalonnage.
8 q = angle de position moyen. Calculé automatiquement en mode Mesure.
9 r = séparation moyenne en secondes de degré. Calculé automatiquement en mode Mesure.
10 dM est une estimation de la différence de magnitude.
11 s= écart type en theta et rho (sans signification en mode Etalonnage)
12 onglets des deux feuilles de réduction.
13 Menu :
- Trier = de nombreuses options de tri sur la feuille de réduction et une option de réjection automatique
- Ajouter au log = sauve les réductions dans un log
- Effacer = efface les mesures en cours (un message de confirmation est là pour prévenir un clic accidentel !). A activer à chaque fois que l'on change de couple. Les valeurs D,E ainsi que la préorientation et les informations caméra sont conservées.
14 Bouton Disp : ouvre une fenêtre montrant la distribution spatiale des positions relatives de la composante secondaire. Ne fonctionne évidemment que lorsque des mesures sont disponibles dans la feuille de réduction.



Le premier onglet (Brutes) active la feuille des données brutes. Les trois premières colonnes sont les coordonnées géométriques et l'intensité de la composante principale, les trois suivantes de la seconde et la septième colonne contient le nom de la trame mesurée.
Le second onglet (Réduites) active la feuille des données réduites. On y trouve les réductions individuelles trame par trame avec theta, rho, différence de magnitude ainsi que les résidus en angle et distance.
Sur les deux feuilles, il suffit de cliquer sur une ligne pour rappeler la trame correspondante dans la fenêtre principale.
Un code de couleur permet d'appréhender directement la dispersion des mesures :
Résidus verts <= 0.674 s
Résidus bleus >=0.674 s et < 2 s
Fuchsia >= 2 s
Exemple à droite. Visiblement, il y a un (hmmm) petit problème sur la dernière trame avec des résidus en angle très nettement à l'écart. Peut-être une mauvaise image, un clic maladroit en mesurant, qui sait ? Cliquons sur la ligne pour la sélectionner, on peut la supprimer de la feuille de réduction en activant un menu contextuel avec un clic droit. Lors de la sélection de la ligne, la trame a été rappelée dans la fenêtre principale, on peut maintenant l'examiner, la remesurer si besoin.

Réjections automatiques
Vous avez la possibilité de rejeter automatiquement les images ne possédant pas des critères qualitatifs minimum. C'est utile lors de la réduction automatique d'un grand nombre d'images. Il suffit de sélectionner l'option Rejets du menu Trier dans la fenêtre Réduction. L'analyse est instantanée et les images sont supprimées de la feuille de réduction.
Les critères sont les suivants:
Moins de trois pixels significatifs pour estimer le centroïde d'une des composantes 3 pixels est vraiment le strict minimum pour pouvoir effectuer une réduction
Pic de lumière insuffisant Le pic de lumière est confondu dans le bruit de l'image. Reduc peut avoir déterminé un centroïde mais la qualité de celui est douteuse.
Rho < échantillonnage Pas de miracle, Reduc ne peut pas mesurer deux étoiles qui tiendraient dans un même pixel
Résidu Theta > 3 s
Résidu Rho > 3 s
Ce cas est très exceptionnel. Les écarts maxi habituels dépassent de très peu 2 s. L'image est probablement inexploitable (ou a été très mal exploitée par Reduc !)

Etalonnage
Avant de réduire nous avons besoin de quelques informations :
- Orientation des quadrants: la succession des quadrants est-elle horaire ou anti-horaire ?
- Taille relative des pixels (l x h): l'échelle est-elle la même selon les axes x et y. C'est généralement le cas mais certains systèmes fournissent des images avec des échelles différenciées. Voir personnalisation des caméras
- Orientation précise de la matrice lors de la capture
- Echantillonnage (arcsec/pixel)

A partir d'un étalon :
- Reduc calculera l'orientation de l'image
- Reduc calculera l'échantillonnage
Vous devez lui fournir :
- Caractéristiques de l'étalon

COMMENT ENTRER LES PARAMETRES DE L'ETALON


Sélectionnez Etalonnage pour activer ce mode
Entrez Theta et Rho de l'étalon (Reduc recalcule les paramètres à la volée ).

Si vous utilisez plusieurs plusieurs étalons pour une même soirée, répétez la procédure d'étalonnage pour chaque étoile et calculez (manuellement) les moyennes de D,E
Ces moyennes peuvent être réintroduites lors du passage en mode Mesure

Etalonnage avec une étoile étalon

Elle est identique à une procédure de réduction.
- Chargez le jeu d'images de l'étalon
- Procédez à une réduction manuelle ou automatique

Lorsque la réduction est terminée :
- Sélectionnez Etalonnage dans la fenêtre de réduction
- Entrez les valeurs de theta et de rho de l'étalon

Les paramètres d'étalonnage sont alors calculés et insérés dans D et E.

Reduc effectue automatiquement tous les recalculs nécessaires dès l'introduction de nouvelles valeurs.

N'oubliez pas de repasser sur Mesure pour réduire !

NOTE : L'onglet Réduites ne peut pas être affichée dans le mode étalonnage.


Constantes instrumentales connues

Vous pouvez introduire les valeurs D et E manuellement à n'importe quel moment en mode Mesure.
Reduc effectue automatiquement tous les recalculs nécessaires dès l'introduction de nouvelles valeurs.

Autres étalonnages
Reduc offre deux possibilités d'étalonnage supplémentaires sur des filés d'étoiles.



Mesures manuelles

Après l'étalonnage, nous connaissons l'orientation précise de la caméra et l'échantillonnage. Nous pouvons donc activer le mode Mesure.
Si vous avez obtenu D,E par d'autres moyens que Reduc vous pouvez les entrer à tout moment dans les champs correspondants.

La mesure est la phase la plus facile de l'apprentissage de Reduc !
- Chargez un jeu de trames
- Triez les éventuellement
- Cliquez sur la composante principale de la première trame afin d'obtenir son centroïde, si la détection vous convient faites un clic droit pour mémoriser ce premier centroïde.
NOTE : généralement, Reduc détecte seul la première composante dès le chargement de l'image, si sa proposition vous convient vous pouvez directement actionner le clic droit.
- Pointez la deuxième composante et répétez clic gauche, clic droit (clic, clic !!)
- Sélectionnez la trame suivante et recommencez ... arrêtez quand vous voulez.

Chaque trame traitée provoque un recalcul complet de la réduction. Les résultats sont affichés dans la fenêtre Réduction.

Pensez à presser Effacer avant de réduire le prochain couple


 


Publication et logs

Tout va bien, les trames sont réduites. Quoi d'autre ? Prêt à publier !

Reduc peut créer divers logs au format texte.
Log Texte est un rapport complet de la session de réduction.
Log Data et EZReport sont deux logs ASCII pré-formatés qui peuvent être importés dans un tableur ou une base de données.
Custom Log génère un rapport personnalisé. La personnalisation est conservée d'une session à l'autre.

Un formulaire peut vous aider à remplir le rapport (AutoInfo).
Faites ça à chaque étoile réduite et vous obtiendrez un log de toute la session.

Le formulaire peut-être appelé depuis la fenêtre principale (menu Fenêtre/Log) ou depuis la fenêtre Centroïde(menu Ajouter au log).
Vous pouvez visualiser le contenu des logs en activant les onglets correspondants.

Un clic sur Enregistrer pour sauvegardes les 4 logs, ils sont nommés:
ReducDat_dd-mm-yyyy_hh-mm-ss.txt
ReducLog_dd-mm-yyyy_hh-mm-ss.txt
ReducEZReport_dd-mm-yyyy_hh-mm-ss.txt
ReducCustom_dd-mm-yyyy_hh-mm-ss.txt
où dd-mm-yyyy_hh-mm-ss est la date et l'heure de création du log.

NOT>E: Le contenu des logs est éditable directement dans Reduc.








Fonctionnalités avancées

Vous savez déjà qu'acquérir un grand nombre d'images est la meilleure manière de garantir une réduction plus facile.
Réduire manuellement un grand nombre d'images n'est pas très amusant, Reduc peut faciliter la tâche et c'est la partie la plus intéressante de son utilisation.
Dans les fonctionnalités avancées vous trouverez :
- plusieurs méthodes pour réduire un grand nombre d'images dans le domaine spatial: AutoReduc et ELI.
- le puissant algorithme Surface qui permet de mesurer des couples très serrés ainsi que la fonction QuadPx.
- un groupe de commandes dédiées à l'interférométrie des tavelures
- deux méthodes permettant d'étalonner l'angle de position soit sur des filés d'étoiles soit sur des images successives moteur arrêté
- comment appliquer les corrections de dark et bias à la volée
- comment exécuter des commandes par lots (mode batch)


AutoReduc: réductions automatiques

Cette méthode exécute la réduction d'un jeu d'images de façon automatique. Elle imite la réduction manuelle, chaque trame est réduite individuellement.

Sélectionnez une bonne image de la série (BestOf peut aider)
- Cliquez la composante principale et réglez la taille de la fenêtre de recherche ainsi que les paramètres comme pour une mesure manuelle SANS cliquer sur le bouton droit.
- Cliquez sur le bouton composante A (compA)


- Procédez de manière identique pour la composante secondaire et cliquez sur composante B (compB)

 

- Cliquez enfin sur AutoReduc et quelques instants plus tard la série est réduite.

Selon le seeing et la différence de magnitude, la composante la plus brillante peut changer d'une image à l'autre.
Si strict match est coché, Reduc n'utilise que les images pour lesquelles les magnitudes respectent l'ordre que vous avez donné (mag compA < mag compB).
Après la réduction les images retenues par Reduc sont cochées dans la liste des fichiers, les autres sont décochées.

Si la case strict match n'est pas cochée, Reduc utilise toutes les images sélectionnées et définit par lui-même l'orientation correcte lorsque l'ordre des magnitudes est inversé.

A la fin de la réduction la fenêtre Disp. montre la distribution spatiale de la composante B. Le carré noir fait la taille d'un pixel.

 


ELI: Easy Lucky Imaging

Le principe de base du lucky imaging est l'enregistrement d'une grande quantité d'images avec l'espoir qu'un nombre signicatif (quelques %) de celles-ci sera au moins de très bonne qualité et au mieux limité par la diffraction. Après une sélection sévère la combinaison des meilleures images fournit une image proche de la limite de diffraction.
ELI (Easy Lucky Imaging) repose sur ce principe mais il utilise également un algorithme original pour trouver les images les plus corréllées. Le résultat est qu'un plus grand nombre d'image est utilisé pour fournir une image possédant un fort rapport S/B.
L'image résultante peut alors être mesurée par Surface ou manuellement.
ELI peut être utilisée avec des images fortement tavelées et des images de faible rapport S/B.

Set of short exposure frames

ELI result

La procédure est similaire à Autoreduc.

Tout d'abord sélectionnez une image où vous pouvez localiser approximativement les deux composantes. Le but est juste d'identifier les composantes.

Si vous ne trouvez pas facilement une bonne image, vous pouvez utiliser une des méthodes suivantes:
- effectuez un compositage automatique sur tout ou partie des images. Les couples de magnitudes proches ou égales peuvent fournir un fausse étoile triple , ne vous souciez pas de l'ambiguité à 180°.
- lancez une autocorrélation si les images sont tavelées. Ne vous souciez de l'ambiguité à 180°.

- Cliquez la composante principale et réglez la taille de la fenêtre de recherche ainsi que les paramètres comme pour une mesure manuelle SANS cliquer sur le bouton droit.
- Cliquez sur le bouton composante A (compA)

- Procédez de manière identique pour la composante secondaire et cliquez sur composante B (compB)

Enfin lancez ELI

N'oubliez pas de recharger le jeu complet d'images si vous avez n'en avez utilisé qu'une partie dans l'étape précédente pour localiser les composantes.

Pendant la procédure Reduc peut sembler se figer si vous traitez des milliers d'images. Pas de panique, laissez le tourner !

En fin d'exécution:
- l'image finale est affichée
- la liste d'images est triée de la meilleure à la plus mauvaise et ne contient que les images retenues par ELI
- la fenêtre Disp. montre la distribution spatiale de la composante secondaire si les images avaient été traitées indépendamment. Le carré noir fait la taille d'un pixel.

- vous pouvez maintenant mesurer l'image finale avec Surface ou manuellement

Après ELI les images sont alignées:
- vous pouvez recréer l'image finale d'ELI à tout moment en utilisant le menu (Traitement/Additionner Liste)
- vous pouvez également générer une sous-image ELI à tout moment en sélectionnant un noveau pourcentage ou un en sélectionnant manuellement une partie des images puis en utilisant le menu (Traitement/Additionner Liste)



SURFACE : ajustement d'une surface tridimensionnelle
Cette fonction fait appel à l'algorithme Surface spécialement étudié pour mesurer des couples serrés dont la lumière est mélangée. Il a été développé par Guy Morlet et Pierre Bacchus pour traiter les images acquises sur la lunette 50cm de l'observatoire de Nice. Il est intégré à Reduc avec l'aimable autorisation des auteurs.

Surface développe sa pleine puissance sur des images à fort rapport signal/bruit et avec des étoiles bien rondes. Il n'est donc pas utilisable dans les réductions automatiques en série.
Après avoir composité l'image, la mesure avec Surface s'effectue en quatre étapes :
1 - Cliquez sur le point le plus brillant de l'étoile principale puis cliquez sur le bouton 'compA'
2 - Cliquez sur le point le plus brillant de l'étoile secondaire puis cliquez sur le bouton 'compB'
Si l'étoile secondaire ne présente pas de pic visible, désignez simplement ce qui vous semble être le centre de l'étoile.
3 - Cliquez le bouton Surface ou sélectionnez le menu Special/Surface
4 - A l'issue des calculs, une fenêtre avec les éléments de réduction internes à Surface apparaît. Il suffit de cliquer sur OK et la réduction sera automatiquement prise en compte dans la fenêtre Réduction de Reduc.

Nous allons étudier un cas pratique un peu compliqué ci-dessous de façon à montrer toutes les possibilités de Surface combinées à d'autres fonctions de Reduc :


Cette image (1) est au-delà des capacités de Reduc. Les photocentres sont séparés d'à peine quatre pixels et la composante secondaire ne présente pas de pic.
(1)
Nous avons vu qu'il faut désigner le pixel le plus brillant de l'étoile principale.
Reduc va nous aider à le trouver rapidement.
A l'aide du curseur de réglage de la boîte de recherche faisons d'abord une fenêtre large (le centrage est sur automatique)(2a)
(2a)

Réduisons la alors à un carré de 3x3, Reduc va se positionner seul sur le pixel le plus brillant de la composante principale(2b).
(2b)
Cliquons sur 'compA' pour identifier la composante (3)
(3)
L'étoile secondaire ne présente pas de pic, il est impossible de reproduire cette opération sur elle. Passons d'abord en mode manuel tout en gardant la taille de la boîte à 3x3. Puis cliquons sur ce qui nous paraît être le centre de l'étoile secondaire en se fiant à sa forme. (4)
(4)
Cliquons maintenant 'comp B' pour identifier la composante
(5)
Lançons l'analyse avec Surface (6).
(6)

La plupart du temps Surface va effectuer la réduction ainsi que nous allons le voir juste après. Ici nous obtenons un message d'erreur (7). Surface n'arrive pas à calculer les positions des composantes.
Cela arrive lorsque :
- les étoiles sont très proches et n'offrent pas assez de surface (sous-échantillonnage)
- le signal est insuffisant
- il est tout simplement impossible de mesurer

(7)

Ici les étoiles sont trop 'petites' pour permettre à Surface de s'exprimer.
Qu'à cela ne tienne nous avons plus d'un tour dans notre sac et nous allons rééchantilloner l'image avec QuadPx (8).

(8)

Nos étoiles font maintenant une taille raisonnable.
Il ne reste qu'à recommencer avec les opérations déjà décrites pour identifier les composantes A et B puis à lancer de nouveau Surface.

Avant après QuadPx
Cette fois Surface a trouvé une solution à ses équations. Nos étoiles sont mesurées.
Les nombres présents dans la fenêtre sont les éléments calculés au fur et à mesure que Surface ajuste ses équations. Dans l'ordre on trouve :
xA,yA,xB,yB,luminosité de A et de B, les paramètres d'ajustage des surfaces, theta, séparation en pixels et l'écart entre la surface mathématique et l'image.
Il y a une ligne par itération de l'algorithme, d'une manière générale plus ce nombre est petit plus grande est la fiabilité de la mesure. Le programme s'arrête automatiquement à 25 itérations. Les mesures qui exigent un si grand nombre d'itérations sont à prendre avec des pincettes !

Theta est calculé sur une orientation qui est propre à Surface, il est réajusté automatiquement en fonction de l'orientation de l'image lors du retour dans Reduc.
Dès que l'on clique OK, les résultats sont propagés dans la feuille de réduction (9).
(9)
On peut vérifier le comportement de Surface en cliquant sur la ligne de mesure pour rappeler l'image à l'écran.
La grande croix désigne le centre de A et la petite celui de B (10). Ne soyez pas surpris s'il y a parfois un léger décalage (1 ou 2 pixels maximum) entre les croix et l'image.
Evidemment un décalage comme celui de l'image (11) montre que quelque chose s'est mal passé !!!

(10) Image
measured correctly

(11) Someting is wrong !!!
Une autre qualité de Surface est sa stabilité. Il est normalement capable de réduire correctement même si la composante B n'est pas parfaitement désignée. En cas de doute on peut donc vérifier que la solution proposée est reproductible en changeant légèrement la position désignée pour B.
- Rappeler l'image en cliquant sur la ligne de mesure (12)
- Cliquer sur une position légèrement à côté du centre de B (13) et mémoriser sa position (14). Inutile de la faire sur A, Reduc s'en souvient tant que c'est la même image.
- Lancer de nouveau Surface et contrôler le résultat
(12)
(13) (14)
Dans cet exemple nous avons cliqué volontairement sur une position très éloignée du centre calculé de B et pourtant Surface fournit un résultat égal au précédent (15).
(15)

Math Image

L'option Math Image permet de visualiser le modèle mathématique calculé par Surface.

Un exemple avec une image de STF 644 :
En 16 l'image originale
En 17 le modèle mathématique.

(16) (17)


Ré-échantillonnage avec QuadPx

Cette commande rééchantillonne l'image affichée en l'agrandissant d'un facteur deux tout en conservant la répartition du flux lumineux par unité de surface.
Cette méthode d'agrandissement est parfaitement adaptée à la mesure par Reduc car il travaille essentiellement sur cette répartition.
Si nécessaire QuadPx peut être appliqué deux fois consécutivement.

Depuis la version V3.71, Reduc reconnaît les images traitées par QuadPx et ajuste les données de réduction en tenant compte du changement d'échelle.

      

l'image originale puis après deux QuadPx successifs


Interférométrie des tavelures

Ce chapitre et les fonctionnalités correspondantes de Reduc s'adressent aux utilisateurs de la technique d'interférométrie des tavelures.

Avertissement

L'interférométrie des tavelures est utilisée depuis longtemps par les professionnels afin de restaurer la capacité de résolution des grands télescopes. Elle peut également être efficace sur des instruments plus petits (d~30 à 40 cm) lorsqu'on mesure des étoiles trés serrées.
Il faut pour cela utiliser des temps de pose très courts pour figer les mouvements de l'atmosphère et utiliser une grande distance focale.Le disque d'Airy doit couvrir plusieurs pixels.
Les meilleurs résultats seront d'autre part obtenus avec des images filtrées.
Dans ce manuel je tiens pour acquis que l'utilisateur est familier avec ces techniques et qu'il est est capable de déterminer si ces méthodes sont adaptées à sa propre situation.

Autocorrélation
Intercorrélation
Mesure des images
Fast measurement
Enhanced Power Spectrum
Using a reference star

Autocorrélation

L'obtention des autocorrélogrammes avec Reduc est extrêmement simple. Il suffit de cliquer sur Autocorrélation !

 

 

 

Les algorithmes utilisent la transformée de Fourier rapide (FFT). Cette dernière exige des images carrées dont la dimension des côtés est une puissance de 2. Si vos images ne respectent pas cette convention, Reduc se charge de les retailler avant de calculer l'autocorrélogramme.

Cliquez Ok sur le message d'erreur et choisissez ensuite une dimension compatible avec vos images dans la boîte de dialogue suivante puis Ok

Reduc génère ensuite l'autocorrélogramme.


 

En fin de calcul, la liste de fichiers présente le dossier Interférométrie où l'on trouve 10 fichiers solutions nommées S0_xxx à S9_xxx.

S0 est l'autocorrélogramme non filtré. Généralement les pics d'autocorrélation sont noyés dans du bruit et difficiles à mesurer.

 

 

Afin de faire ressortir les pics clairement, l'autocorrélogramme est traité par soustraction d'un masque moyen de noyau croissant (3x3,5x5....). Les fichiers S1 à S9 sont le résultat de ce traitement.

Le problème de l'autocorrélation est que les pics sont strictement symétriques et qu'il y a toujours une ambiguité de 180° sur l'orientation.

Pour lever l'ambiguité on peut essayer de compositer quelques images ou utiliser l'autre solution offerte par Reduc : l'intercorrélation.

 

 

Cross-correlation

L'intercorrélation ou Cross-corrélation est un autre moyen d'interpréter les images de tavelures. Elle présente un énorme avantage sur l'autocorrélation car elle permet de lever l'ambiguité de 180°

Les opérations sont strictement les mêmes que pour l'autocorrélation décrite dans le chapitre précédent.

Après avoir chargé les images, cliquez sur Cross-correlation.

Là aussi la FFT est utilisée et le message d'alerte sur les dimensions des images peut apparaitre => procédez comme au chapitre précédent.

 

 

En fin de calcul, la liste de fichiers présente le dossier Interférométrie où l'on trouve les 10 fichiers solutions (cf. chapitre précédent)

 

Il ne reste plus qu'à mesurer le pic correspondant à la composante secondaire. C'est le pic le plus brillant. (*)

(*) En réalité le pic secondaire est le moins brillant. Le processus interne de Reduc inverse l'image de façon que ça soit le pic le plus brillant qui désigne le secondaire. Juste une question de commodité pour l'utilisateur !

Mesure des images de corrélation

Le choix des meilleures solutions parmi les dix solutions calculées doit être adapté à votre équipement et vous devrez faire des essais.

Voici cependant une règle empirique qui permet de débuter:
Disque d'Airy ~ 2 ou 3 pixels => utiliser de préférence S2/S1
Disque d'Airy ~5 pixels => utiliser S3/S4
etc...

Plus l'échantillonnage est petit, plus grand est le numéro de la solution

Recommandation:
En utilisant les curseurs de visualisation, il faut s'assurer que le masque n'entame pas la forme du pic, cela conduit à des mesures de distance moins précises.

 

 

La mesure s'effectue de la même manière que l'on mesure une étoile double:
- soit on mesure entre le pic central et un des pics secondaires
- soit on mesure entre les deux pics secondaires (attention la séparation est alors doublée)

Cependant Reduc propose quelque chose de plus simple avec l'option Interferometry Fast Measurement

 

Interferometry Fast Measurement

En activant l'option de menu Interferometry Fast Measurement, on peut mesurer l'autocorrélogramme avec un seul clic!

 

 

Un message en rouge rappelle que la fonction est active

 

 

Sélectionnez le pic à mesurer puis clic droit

Reduc détermine automatiquement l'angle de position et la distance du système et les insére dans la fenêtre de réduction.

Evidemment le pic mesuré doit correspondre à celui représentant la composante B

Pensez à désactiver la fonction si vous mesurez ensuite ensuite des images 'classiques' !

 

 

Il ne faut pas hésiter à ajuster la fenêtre de modélisation (fenêtre jaune) décrite plus haut dans le manuel. En modifiant la hauteur de la ligne horizontale, on modifie le modèle et le nombre de pixels qui sont pris en compte lors du calcul de position. Lorsque les images le permettent il est préférable de sélectionner des hauteurs donnant une forme symétrique au modèle comme dans les exemples ci-dessous.
Rappel: un clic droit dans la fenêtre jaune effectue la mesure

 

Enhanced Power Spectrum
Lorsque cette fonction est active, l'autocorrélation est calculée avec le carré des images. L'effet est une augmentation du contraste des franges lors de la création du spectre de puissance.

 

Utilisation d'une étoile de référence

Une façon de diminuer l'importance du pic central issu des autocorrélations est de diviser le spectre de puissance du couple cible par celui d'une étoile voisine de même magnitude. La technique est puissante mais très délicate à mettre en oeuvre lors de l'acquisition des images. A ma connaissance un seul amateur l'utilise régulièrement, je laisse cependant le groupe de commandes accessible dans Reduc.

Mode d'emploi:
1- Charger les images du couple à mesurer
2- Interferometry/Target Power Spectrum
3- Charger les images de l'étoile de référence
4- Interferometry/Reference Power Spectrum
5- Interferometry/Result

Interferometry Folder

Après le calcul de corrélation la liste d'images est positionnée sur le buffer interne nommé Interferometry Folder et montre les 10 fichiers de solution. L'en-tête de la liste est remplacé par un bouton <===>, un appui sur celui-ci rappelle la liste normale. Pour voir de nouveau le dossier interférométrie utilisez le menu Interferometry/Show Interferometry Folder.


Etalonnage sur un filé d'étoile
Un filé d'étoile est une bonne manière de déterminer l'axe Est/Ouest. Le filé est cependant très sensible à la turbulence, si l'on souhaite tirer une information de qualité il faut respecter quelques règles lors de la capture et de l'exploitation de l'image:

- Pointer une étoile brillante qui ne sature pas le capteur
- L'amener sur le bord Est du capteur (éventuellement juste à l'extérieur)
- Déclencher la pose
- Couper l'entraînement du télescope
- Arrêter la pose lorsque l'étoile aura traversé le capteur.

Trois facteurs sont déterminants, la longueur du filé, sa durée et la qualité de l'image elle même.
La longueur doit être la plus grande possible, une traversée complète du capteur est idéale mais on peut se contenter d'un peu moins si l'on a peur de perdre l'étoile.
La durée : un filé de deux secondes n'apporte aucune information valable, il faut qu'il soit le plus long possible, une dizaine de secondes peut suffire. En cas d'incertitude il est possible d'en faire plusieurs et de moyenner les résultats.
La qualité de l'image: l'étoile doit être assez brillante de façon à laisser une traînée franche sur le capteur. Evitez les étoiles faibles et les étoiles doubles orientées à 90° ou 270° !
Le temps de pose étant long, il est impératif de prétraiter l'image, le moindre pixel chaud peut fausser la réduction. Soustraction de l'offset et du dark sont donc obligatoires (la PLU peut être utile mais pas absolument nécessaire).

ETALONNAGE :

- Chargez l'image correctement prétraitée et réglez les seuils de visualisation de façon à bien voir le filé.

- Cliquez un point proche d'une extrémité du filé . Choisissez un endroit ou la trace est bien établie (fig. 1)

- Réglez la taille de la boîte de détection à une valeur un peu supérieure à l'épaisseur du filé. (fig. 2)

- Cliquez sur le bouton comp A (fig. 3)

(1)
(2) (3)
- Cliquez un point à l'autre extrémité du filé. Ici aussi choisissez un endroit où la trace est bien établie (fig. 4)

- Cliquez sur le bouton comp B (fig. 5)

(4) (5)

- Cliquez enfin sur le bouton Trail Analysis pour lancer l'analyse (fig.6)

- Les points de calcul sont marqués de croix vertes et la courbe de régression sous la forme d'un trait rouge. Il est temps de donner à Reduc l'orientation des quadrants. Cliquez le bouton correspondant de la boîte de dialogue.(fig.7)

- La valeur calculée est propagée automatiquement dans la feuille de réduction. (fig. 8)

- Le pavé de pré-orientation est également mis à jour. (fig.9)

Il est recommandé d'acquérir plusieurs filés et de retenir la moyenne comme valeur d'étalonnage.


(6)
(7)
(8) (9)

Etalonnage sur une série moteur arrêté
Cette méthode est dédiée aux utilisateurs de webcams ne possédant pas de mode longue pose. Les remarques concernant le filé d'étoile restent valables. Il est vital ici de choisir une étoile brillante pour avoir un bon rapport S/B pendant le déplacement. Evidemment elle ne doit pas saturer le capteur.
La méthode de capture est simple: capturez une série d'images avec un temps de pose court moteur AD arrêté

- Chargez les images
- Réglez la taille de la boîte de détection de façon qu'elle englobe bien l'étoile (fig. 1)
(1)
- Cliquez sur le bouton Synthetic Drift (fig. 2) (2)
- Les images défilent à l'écran au fur et à mesure que Reduc procède à l'analyse. C'est une occasion pour contrôler qu'il n'y a pas de mauvaises trames.

- A la fin de l'analyse une image synthétique du mouvement de l'étoile est affichée et une boîte de dialogue demande l'orientation de l'image. Il est temps de donner à Reduc l'orientation des quadrants. Cliquez le bouton correspondant de la boîte de dialogue (fig. 3) .
(3)
- La valeur calculée est immédiatement propagée automatiquement dans la feuille de réduction. (fig. 4)

- Le pavé d'orientation est également mis à jour. (fig.5)
(4)
(5)
Si la courbe de régression paraît incohérente c'est qu'il y a probablement des images incorrectes. Vous pouvez à loisir modifier la sélection d'images et relancer le traitement en cliquant de nouveau le bouton Synthetic Drift.
Il est recommandé d'acquérir plusieurs filés et de retenir la moyenne comme valeur d'étalonnage.

Prétraitement Dark et Bias

Rappel et principe :
Image brute = Image Science + Bias + Bruit thermique
Pendant l'acquisition on prend soin de faire quelques images de dark, 7 à 9 est une bonne moyenne. Ces images, acquises obturateur fermé et avec un temps de pose égal à celui des brutes, contiennent le bias et le bruit thermique. Reduc peut synthétiser une image médiane de l'ensemble des fichiers et la soustraire à l'image à la volée lors de la mesure, évitant ansi le recours à un logiciel externe pour préparer les images. Tout se passe dans l'espace de travail de Reduc et aucune image originale n'est modifiée.

 

Activation du prétraitement :
1/ Cliquer sur le bouton Bias
2/ Sélectionner les fichiers de bias

3/ Bias apparait en rouge sur fond noir à côté du bouton.
A partir de ce moment le prétraitement est automatique pour chaque image chargée.

Si la taille de l'image de correction est incompatible avec celle de l'image, Reduc n'effectue pas le prétraitement.
Il est aussi inutile de désactiver le prétraitement si la liste de fichiers est en bleu car Reduc sait reconnaitre les images qu'il a déjà prétraitées.

Arrêt du prétraitement :
1/ Cliquer sur le bouton Bias
2/ Choisir Annuler dans la boîte de dialogue

3/ Le prétraitement est désactivé

 


Traitements par lots

Le mode batch permet de jouer plusieurs commandes dans une séquence automatique.
Sélectionnez les options puis Run it.

Le panneau de gauche joue les séquences suivantes du menu principal:
1-Fichier/Ouvrir ou Fichier/Charger Dossier ou Fichier/FITS Cube
2-Traitement/Aligner Liste (il s'agit d'un alignement sub-pixellaire. Le processus aligne sur le centroïde le plus brillant et retaille l'image à la taille précisée ou la demande en cours de traitement. Skip saute l'étape.
3-Traitement/BestOf (effectue BestOf avant ou après l'alignement ou saute l'étape)
4-Traitement/Additionner Liste si la case Stack est cochée (utilise le nombre d'images exprimé dans Select%)

Le panneau de droite est dédié au pré-traitement de cubes d'images. Il permet de traiter plusieurs cubes en un seul lot.
L'option Save as produit de nouveaux cubes ou décompresse les cubes dans des dossiers indépendants.
Le format de sortie est 16 bits int ou 32/64 bits float.
Aligning est possible en sub-pixellaire ou sans interpolation.
Si Prompt for size est sélectionné, la taille personnalisée sera demandée lors du traitement de chaque cube.
Do bestOf fournira des cubes ou des dossiers dont les images seront ordonnés par BestOf.
Enfin Save autocorrelations génère des dossiers contenant les autocorrelations de chaque cube de la même manière que si vous aviez lancé le menu Interferometry/Autocorrelation manuellement.

- Si Save as Cubes est sélectionné
Les nouveaux cubes sont créés dans le même dossier que le cubes originaux, ils sont nommés comme suit:
OriginalName_ppFORMAT_SIZE_ALIGN_BESTOF.fits
ou
FORMAT est i16 (pour Int 16) ou f32 (pour float 32) ou f64 (pour float 64)
SIZE est la valeur de la taille des images (sz128, sz256 ou sz suivi de la valeur personnalisée si vous avez sélectionné Prompt)
ALIGN alPix si non interpolé ou alSubPix si sub-pixellaire
BESTOF si l'option BestOf est activée
Par exemple si vous chargez un cube nommé MyCube et lancez le batch comme illustré, le cube résultant est nommé:
MyCube_ppi16_sz128_alPix_BestOf.fits


- Si Save as Files est sélectionné
De nouveaux dossiers sont créés dans le dossier contenant les cubes originaux.
Chaque dossier est nommé comme suit: OriginalName_ppFORMAT_SIZE_ALIGN_BESTOF
Par exemple si vous chargez un cube nommé MyCube et lancez le batch comme illustré, le dossier résultant est nommé:
MyCube_ppi16_sz128_alPix_BestOf

Dans tous les cas si Save autocorrelations est sélectionné, des dossiers contenant les autocorrelations sont créés dans le dossier contenant le cube original. Il est nommé avec les mêmes règles que ci-dessus et suffixé par _AC.
Donc si vous chargez un cube nommé MyCube et lancez le batch comme illustré, le dossier contenant les autocorrelations est nommé: MyCube_ppi16_sz128_alPix_BestOf_AC
Notez que les autocorrelations portent l'extension .redc. Ces fichiers sont au format haute précision utilisé par Reduc. Ils ne peuvent être lus et traités que par Reduc.


Others features

Langage
Il est possible de changer de langue. Le changement est immédiat sur l'ensemble des fenêtres.

Un grand merci à Edgardo Ruben Masa Martin, Gianpiero Locatelli et Antonio Adrigat pour les traductions en espagnol et en italien.


Permutations Horizontale et Verticale
Vous pouvez changer l'orientation des fichiers FITS lors de leur chargement en utilisant le menu Options/Swap...
A partir du moment où une des options est cochée elle reste active pour tous les fichiers FITS.


Jeu de curseurs
Le menu Options/Cursor offre un choix de curseurs que vous pouvez sélectionner selon vos préférences.


Réglage des niveaux de visualisation

Les niveaux de visualisation sont calculés automatiquement quand Reduc charge une image. Désactivez la cache Auto si vous souhaitez conserver le même réglage d'une image à l'autre. Vous pouvez à tout moment changer les réglages en jouant sur les positions des curseurs.


Un clic droit sur l'un des curseurs appelle un popup de réglage des paramètres d'échelle des curseurs :
Max:, Min:
Valeurs maxi et mini actuelles
|<-- Max
Max est forcé à valeur de curseur la plus élevée
Min -->|
Min est forcé à valeur de curseur la plus faible
Max >>
Augmente Max
<< Max
Diminue Max
Min >>
Augmente Min
<< Min
Diminue Min

En cochant la case inférieure on obtient une visualisation en fausses couleurs. Le nombre de couleurs est paramètrable. L'utilisation conjointe des curseurs et des fausses couleurs offre une vaste quantité de possibilités d'affichage.

En-tête FITS
Le menu Options/FITS Header affiche l'en-tête FITS de l'image courante (ne fonctionne évidemment qu'avec des fichier fits)


Logs Auto-Reload
Le menu Options/Logs auto-reload demande à Reduc de recharger les derniers logs à l'ouverture de la prochaine session.


Personnalisation des caméras  

Cliquer sur le bouton [...] pour modifier la liste des caméras.

Ajouter une caméra : Entrer son nom et la taille des pixels.

Supprimer une caméra : Effacer toutes les informations la concernant.

ATTENTION : Reduc mesure des images ! L'information importante est la taille relative des pixels. Généralement avec des caméras à pixels carrés il n'y a aucun problème. Avec des capteurs à pixels rectangulaires il vous appartient de savoir comment l'image finale est générée par votre programme de capture :
- l'image finale est une représentation brute du capteur (1 pixel capteur=1 pixel image)
- l'image est corrigée (interpolée) pour restituer des pixels carrés à l'écran.
Dans le premier cas il suffit d'entrer les caractéristiques de la caméra. Dans le deuxième, il faudra saisir la même valeur dans les colonnes Horiz et Vert.