Mesure EP de jour

[NicoF 174]

Bonjour

 

J'ai pas mal travaillé pour contenir l'EP de ma monture équatoriale. 

Pour aller plus vite j'ai dû développer un bout de logiciel permettant de réaliser la caractérisation de l'EP de  jour ce qui permet d" éviter de gaspiller de précieuses nuits d'observation et surtout de voir immédiatement le résultat des réglages / modifications réalisées.

J'ai pris un peu de temps pour le mettre au propre, il est dispo sur github ici :

Le code source Python et les explications ici :  Code Source

Le package de l'exécutable ici : Package

 

L'utilisation se déroule de la manière suivante :

 

1. Les prises de vue

- On place l'axe de déclinaison à -90° ou à +90° de manière à ce que le déplacement de l'image apparaisse comme une translation pure du champ,

- On prend des photos à intervalle régulier avec une longue focale en activant le suivi stellaire sur l'axe d'ascension droite

- Les photos doivent être réalisées:

      - Avec un bon Focus

     - En ciblant un décors identifiable facilement par logiciel (pas un coin de ciel bleu)

    - Avec un APN qui génère des fichiers avec des informations EXIF (Le JPEG convient, je n'ai pas noté de dégradation par rapport à d'autres formats sans pertes). Les infos EXIF sont utilisées par le logiciel de traitement, notamment pour la datation des prises.

     - Avec une focale versus taille des pixels du capteur assez longue par rapport à la résolution  recherchée

     - L'intervalle de temps entre les prises doit être choisi pour générer un décalage entre les prises entre 50 et 100 pixels. En effet, l'algorithme analyse le décalage du motif au centre de l'image pour éviter les aberrations des bords d'image des optiques. Un intervalle trop long aura pour conséquence d'amener le motif vers les bords de l'optique, trop court et le faible décalage affectera la précision de la mesure.

- Il faut réaliser au moins 2/3 tours de vis sans fin pour que l'algorithme fonctionne correctement (j'ai une variante pour les essais plus courts si ca intéresse quelqu'un)

 

(exemple 10s à 900mm de focale avec un A7s,  75 pixel de décalage environ).

Exemple d'image ayant permis d'obtenir les résultats présentés ci-dessous:

 

  

 

2. L'installation du "logiciel"

Télécharger et dézipper le package logiciel (lien au début du post).

 

3. Préparation des répertoires.

Préparer 2 répertoires 

- Un répertoire disons "Repertoire_Photos" pour l'exemple dans lequel on va copier les photos prises. Attention ce répertoire ne doit contenir que des images avec des infos  EXIF valides (le script n'est pas très robustes et s'arrêtera si autre chose s'y trouve).

- Un répertoire pour le script puisse écrire les fichiers résultats par exemple "Repertoire_resultats"

 

4. Exécution

Ouvrir une invite de commande sous Windows (cmd)

Aller dans le répertoire ou vous avez dézippé les fichiers de l'étape 2 (plus précisément dans le sous-répertoire EqDayCalib)

 

Lancer le script avec la commande suivante :

EqDayCalib -i Chemin du Repertoire Photo  -o  Chemin du repertoire resultats

Exemple :

EqDayCalib -i E:\sandbox\eq\s1\photos -o E:\sandbox\eq\resultats

 

Ce qui se passe :

- Le logiciel lit les données EXIF des images

- Le logiciel calcule les décalages entre chaque image par Pattern Matching ce qui  donne une approximation de la vitesse de déplacement 

- La vitesse moyenne obtenue permet de convertir les Pixel/seconde en Arcsec/s (la vitesse moyenne de suivi étant supposée  bonne)

- On élimine la composante continue de la vitesse puis on réalise une intégration numérique 

- La vitesse est intégrée puis corrigée du drift d'intégration (pour cela la durée de prise doit être assez longue, quelques périodes de vis sans fin).

 

Le logiciel ouvre ensuite votre navigateur par défaut (vous devrez peut être l'autoriser à le faire). Il affichera dans le navigateur les résultats sur 2 onglets ou 2 fenêtres 

La courbe d'EP mise à l'échelle  (60'' pic dans mon cas)

 

La transformée de fourrier discrète avec un axe des abscisses en période (s) et non en fréquence ce qui permet de mieux repérer intuitivement les causes des défauts.

Ci-dessous la période de a vis à 600s, et les pas du moteur pas à pas derrière un réducteur x100 à 6s

 

 

Les graphes sont interactifs, il est possible de naviguer dedans en dessinant un rectangle avec la souris sur les zones d'intérêt ou avec le menu en haut à droite.

 

A la fin du processus le répertoire résultat contient 3 fichiers, tous précédés d'un prefixe qui correspond à la date/heure de démarrage du script :

{TimeStamp}_Eq_calib_raw_results.csv : Données brute, déplacement de chaque image en pixel et angle de la translation en degrés

{TimeStamp}_Eq_calib_scaled_EP.csv : Erreur de position en Arcsec

{TimeStamp}_Eq_calib_EP_DFT.csv : DFT des données précédentes.

 

Ces 3 fichiers peuvent être ouvert avec Excel (séparateur ";")

 

Enfin, un dernier script permet de rouvrir les graphes des fichiers traités (et uniquement les fichiers traités pas les données brutes)

 EqView -i Nom_du_fichier_a_ouvrir.csv

 

Il serait facile de faire une petite interface graphique pour ces 2 outils, mais vu le faible taux d'utilisation cela ne valait pas le coup

 

Bonne soirée

Nicolas

 

Edited December 28, 2020 by NicoF

[Chris277 412]

Waouh @NicoF super intéressant ! 

[Patrick Sogorb 188]

Très chouette manip!

 

[banjo 1741]

Bonjour,

Merci , bien pensé ce logiciel, ca pourrai marcher avec une étoile artificielle ?

Paul

 

[Marc S 227]

Excellent... Et quel travail ingénieux...

[NicoF 174]

Il y a 2 heures, banjo a dit :

ca pourrai marcher avec une étoile artificielle ?

 

En fait non car durant la manip le système de prise de vue balaye le champ (15 deg en 1 heure environ), avec une grande focale l'étoile artificielle ne restera pas dans le champ.

Exemple de balayage de champ pour réalisé les courbes obtenues ci-dessus.

 

De plus le principe de l'algo est de comparer les images 2 à 2: 

Il prend une portion de 10% du champ au centre de l'image

 

et recherche ce "Pattern" dans la seconde image pour calculer le mouvement :

 

 

 

Bonne journée

Nicolas

[Jean-Marc_M 444]

Excellent ! Mais ça m'intrigue... As-tu comparé le résultat obtenu avec celui d'une mesure d'EP classique, celle faite avec PHD par exemple ?

[NicoF 174]

Oui j'ai vérifié ca colle assez bien.

L'étape délicate est l'intégration de la vitesse de déplacement pour revenir à la position. Cette intégration génère un drift qui doit être compensé.

La compensation dans l'algo fonctionne bien si la durée d'acquisition est a minima de 2 voire mieux 3 tours de vis sans fin. Dans ce cas j'ai des mesures comparables.

Si  l'acquisition n'est faite que sur une seule période ou moins , l'EP a tendance a être minimisée. Je dispose d'un autre algo de compensation pour ces acquisitions courtes (pratique aussi pour tester rapidement l'effet d'un réglage);

 

 

[Jean-Marc_M 444]

@NicoF Alors merci pour ton boulot !

Edited December 29, 2020 by Jean-Marc_M

[thomastro 18]

Super travail que tu as fait là. J avais pensé a un truc similaire il y a quelques années sans jamais aller plus loin que la pensée. Ca va aider et faire gagner du temps a pas mal de personnes.

Merci pour le partage.

 

Thomas

[Volcryn 251]

Comme diraient nos amis d'Outre-atlantique : Great Work 

[Fred_76 170]

C’est tout à fait génial !

 

ce qui serait bien, c’est de pouvoir entrer l’échantillonnage manuellement, on peut en effet l’avoir sur le CP après une résolution astrométrique.

 

pour lire les exifs il y a exiftools qui est constamment mis à jour 

 

attention aussi à ne pas viser un paysage trop proche sinon il y aura pollution des résultats par la parallaxe. Ou alors il faut placer le centre de pivot sur la pupille d’entrée de l’objectif.

Edited December 30, 2020 by Fred_76

[NicoF 174]

Bonjour 

Et merci de ton commentaire.

 

Il y a 6 heures, Fred_76 a dit :

ce qui serait bien, c’est de pouvoir entrer l’échantillonnage manuellement,

 

L'algorithme calcule automatiquement l'échantillonnage à partir de a vitesse de suivi stellaire (rapport entre la vitesse mesurée en pixels par seconde et 15,04 arcsec/seconde).

Une entrée manuelle n'apporterai rien pour le calcul.

Comparer le résultat avec des données astrométrique permet de valider le calcul complet. Je m'en suis servi pour la validation.

 

Il y a 6 heures, Fred_76 a dit :

pour lire les exifs il y a exiftools qui est constamment mis à jour 

 Le S/W utilise la lib python Exifread.

Pour utiliser le Soft vous n'avez pas trop a vous en préoccuper. Il faut juste s'assurer que les images aient bien des données EXIF et notamment la date/heure de prise de vue.

C'est le cas si vous avez shooté avec un APN standard.

 

Il y a 6 heures, Fred_76 a dit :

attention aussi à ne pas viser un paysage trop proche sinon il y aura pollution des résultats par la parallax

Je n'ai pas constaté de problème en visant une cible proche, si ce n'est que nos instruments n'arrivent pas à faire la mise au point à courte distance et qu'il faut que cette mise au point reste bonne pendant la durée du balayage ce qui n'est pas évident à courte distance.

 

Bonne soirée,

Nico

 

[Fred_76 170]

A ton avis, quelle focale faut-il au minimum pour avoir un résultat fiable ? La plus grande focale que j’ai est de 200 mm. Après, ma monture n’est plus capable de porter le poids... (c’est une SAM).

[NicoF 174]

La focale et la taille des photosites du capteur  vont influer sur la résolution de ta courbe d'EP.

Plus le pixels seront petits et plus la focale sera longue plus grande sera la résolution.

 

Par exemple si tu as un A7S  (photosite 8.32 µm) derrière un 200mm tu auras une résolution de 9 Arcsec.

Si tu mets une camera type ASI120 (photosites 3.5 µm) avec le même objectif la résolution augmente à 3.6 Arcsec.

 

Tu peux aussi jouer avec des barlows la qualité de l'image n'est pas fondamentale, l'algo de pattern matching prend une grande zone même avec une image qui bave il  s'en tire bien.

Les points fondamentaux pour conserver la précision sont :

- faire 2/3 tours de vis sans fin

- Eviter les bords du capteur, toujours faire en sorte que le décalage d'une image à l'autre soit entre 50 et 100 pix. Sinon le centre de la première image va se retrouver au bord du capteur sur la deuxième 

 

Bonne soirée,

Nico 

 

[ngc_7000 47]

Bravo ,  super boulot.

Je vois qu'il y a beaucoup d'avantages avec cette méthode. 

Pas de mise en station précise à faire .

Pas d'achat supplémentaire de matériel . Certain  constructeur utilise un codeur optique très précis pour mesurer l'EP.

On fait ça de jour .Il faut juste avoir un horizon dégagé.

Trop cool

 

Merci

[NicoF 174]

Le 30/12/2020 à 23:47, Fred_76 a dit :

La plus grande focale que j’ai est de 200 mm

 

Donc je viens de faire quelques essais.

A 200mm avec mon A7s, il me faut des intervalles de 40s entre prises (là ou j'étais à 10s avec une focale de 900mm).

J'ai shooté une cible proche (2m environ)

 

Ca fonctionne mais on perd toute les fréquences supérieure à 1/(2x40) secondes donc on ne voit plus que les phénomènes de période supérieur à 80s.

La courbe d'EP avec la même monture donne ceci :

 

 

A comparer à celle-ci faite à 900mm

 

 

On constate que les résultats restent valides mais que l'on ne voit que les phénomènes liés à la vis sans fin. Tout ce qui se passe avant dans la chaine de transmission (moteur pas à pas, poulie/courroie, etc) est à plus haute fréquence et n'apparaît plus sur la courbe.

En conclusion, la manip peut présenter un intérêt en fonction de ce que tu cherches à caractériser.

 

Bonne soirée,

 

Nicolas

Edited January 2 by NicoF

[Fred_76 170]

Ça ira, j’ai un paysage avec près de 500 m de recul. Je vais tenter ça un de ces 4 !

[Chris277 412]

Idem, j'ai une montagne à 10 km !!!

[NicoF 174]

Bonjour

Je n'ai pas constaté de différence notable liée à la distance de prise de vue 2m ou 10km donneront des résultats semblables. 

En revanche, c'est la focale et le pitch des photosites du capteur qui comptent et en général les instruments à longue focale ne savent pas faire la mise au point sur des cibles proches.

 

Nicolas

Edited January 5 by NicoF

[Jules d en face 444]

Bonjour!

Bravo Nicolas pour ce travail remarquable et absolument bluffant!

Merci du partage!

Jules