Il software per l`archiviazione e la ricerca di immagini digitali

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Il software per l'archiviazione e la ricerca di immagini digitali
Ottobre 2006: l'uso di camere digitali CCD al fuoco diretto di un telescopio di significativa apertura e luminosità , come
il telescopio Lotti, permette di ottenere profonde immagini digitali con tempi di esposizione di pochi minuti: le riprese
fotografiche (effettuate senza filtri fotometrici) realizzate per la ricerca di asteroidi e supernovae sono state ottenute con
un solo minuto di posa! Nelle condizioni di migliore trasparenza del cielo e con ottiche appena alluminate abbiamo potuto
distinguere, nelle nostre immagini, oggetti di magnitudine prossima alla 21.
Allungando il tempo di integrazione migliora il rapporto segnale/rumore (S/N) degli oggetti rivelati; le sorgenti ancora più
deboli possono "staccarsi" dal fondo e divenire quindi distinguibili. Purtroppo il parametro S/N non aumenta linearmente
con il tempo di esposizione, ma, almeno sotto ipotesi piuttosto deboli, con la sua radice quadrata. La conseguenza è
che per ottenere progressi nella "definizione" e nella "profondità " di una immagine digitale occorre aumentare
notevolmente il tempo di esposizione (o procedere con elaborazioni digitali, quali la somma di numerose immagini
acquisite nelle stesse condizioni). Il problema più grave in cui si incorre con la realizzazione di esposizioni molto lunghe
è legato ai difetti di inseguimento del gruppo motore/corona dentata (periodismi della vite senza fine, flessioni
meccaniche, rotazioni di campo dovute ad una imperfetta messa in stazione, ecc). Queste considerazioni ci hanno
indotto a lavorare con esposizioni relativamente brevi (~ minuto) e, ogniqualvolta ce ne fosse stato bisogno, abbiamo
incrementato la qualità della ripresa sommando, a livello digitale, le singole immagini.
È facile immaginare che in una sessione osservativa di alcune ore, considerando pure i tempi per la digitalizzazione ed lo
"scaricamento" dei file, si possono effettuare, e quindi scaricare sul disco rigido, decine e decine di immagini digitali,
riguardanti i soggetti più disparati. Abbiamo sentito quindi la necessità di dotarci di un software che permettesse una
efficiente archiviazione delle immagini, in modo da poterle recuperare in tempi successivi per effettuare confronti e
statistiche.
Il software "Cat" (figura 1) è un semplice applicativo, da noi realizzato, che sfrutta la libreria di funzioni diffusa da
Software Bisque con gli ultimi rilasci di CCDSoft (il software di gestione delle camere CCD SBIG) e del software
planetario "TheSky".
Figura 1: l'applicativo "Cat"
L'aspetto più interessante legato all'uso dei due programmi di Software Bisque è rappresentato dalla possibilità di
programmare, e quindi automatizzare, una serie di procedure quali la gestione della camera CCD e di altri dispositivi
(ruota porta filtri, fuocheggiatore, dispositivo di autoguida, ecc), la ricerca di soluzioni astrometriche ed il salvataggio
delle immagini acquisite: con un solo click del mouse (menu "Astrometria") è possibile effettuare un "link" tra l'immagine
ottenuta dal sensore CCD e i database di TheSky. Se il riconoscimento del campo ha successo (cosa che avviene a
meno che non vi sia uno scarso numero di stelle) si ottiene la soluzione astrometrica della foto digitale (figura
2). Vengono acquisite importanti informazioni come le coordinate celesti del centro del campo, la rotazione del campo, le
stelle della soluzione astrometrica, la valutazione dell'errore della soluzione (~ 0.5 arcsec) che vengono
automaticamente inserite nell'header del file FITS. Con il menu "Archivia" si procede all'archiviazione dell'immagine: il
file FITS viene salvato e diversi dati dell'header (nome del file, data e ora della ripresa, giorno giuliano, coordinate celesti
del centro del campo, tempo di integrazione, temperatura della camera CCD, osservatore) vengono estratti e scritti in un
opportuno file di testo; quest'ultimo viene interrogato nella fase di ricerca dei file.
Figura 2: il link tra l'immagine digitale ripresa con il CCD ed il database USNO di TheSky.
I rimanenti menu dell'applicativo "Cat" sono dedicati all'automazione di determinate procedure, quali il graduale
raffreddamento della camera, il puntamento dei bersagli tramite l'uso delle coordinate celesti, l'attivazione/disattivazione
del catalogo USNO in TheSky, la gestione dell'archivio.Con l'applicativo "Cat+" (figura 3)Â si interroga l'archivio delle
immagini. E' possibile effettuare quattro tipi di ricerca (menu "query") mediante 1) l'uso delle coordinate celesti, 2) chiavi
di ricerca basate sul nome del file FITS, l'uso del centro del campo dell'immagine attiva in CCDSoft, 4) l'uso del centro
del campo del software planetario TheSky.
Gli altri menu implementano procedure utili in fase di analisi delle immagini: "media" realizza la media digitale delle
immagini aperte; "DSS" apre un'immagine digitale del "Digitized Sky Survey" corrispondente alla foto attiva in CCDSoft,
permettendo un confronto visuale dei due campi ("blinking" - l'immagine del DSS viene opportunamente ruotata in modo
da essere sovrapponibile alla foto attiva); "pulisci" rimuove una "bad column" e gli "hot pixels" dall'immagine attiva.
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dell'archivio delle immagini.
I programmi "Cat" e "Cat+" sono stati scritti in Visual Basic; molti task sono stati implementati utilizzando le funzioni
disponibili nelle librerie CCDSoft.tlb e SKY.tlb. L'aspetto secondo noi più interessante è poter disporre di un costante
feedback sulla precisa posizione di puntamento del telescopio, proprio grazie alla possibilità di controllare le procedure di
astrometria.
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Il programma Cat è servito come "Kernel" di un nuovo applicativo sviluppato in Visual Basic che ha il compito di
realizzare veri e propri programmi osservativi automatici, per tutta la durata della notte astronomica (condizioni
meteorologiche permettendo). Si tratta del programma MASACAS (Monte Agliale Supernovae Asteroid and Comet
Automatic Search), attualmente in fase di validazione e di ulteriore sviluppo.
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