Evolyuciya sootnosheniya Talli-Fishera

---

<< 4. Vyborka ob'ektov | Oglavlenie | 6. Modelirovanie i approksimaciya >>

Razdely

• 5.1. Vvedenie
• 5.2. Struktura nablyudenii na VLT teleskopah ESO
• 5.3. Ustroistvo spektrografa VIMOS i ego matematicheskaya model'
• 5.4. Osnovnye etapy obrabotki dannyh so spektrografa VIMOS
• 5.5. Kaskad redukcii i upravlenie dannymi
• 5.6. Osnovnye problemy s dannymi i s ih obrabotkoi
• 5.7. Opredelenie krasnyh smeshenii

---

5. Obrabotka dannyh

5.1. Vvedenie

V etoi glave ya rasskazhu dostatochno detal'no ob obrabotke dannyh so spektrografa VIMOS. Osnovnye prichiny, pochemu etot process dolzhen byt' opisan stol' detal'no:

• Spektrograf VIMOS - eto ochen' slozhnyi instrument i obrabotka dannyh i prosto rabota s ego dannymi ochen' slozhna. Dlya togo, chtoby ponyat' stepen' slozhnosti dannyh s VIMOS'a, vpolne dostatochno posmotret' na odin neobrabotannyi real'nyi snimok s etogo pribora (ris. 5.1)(prichem na pokazannoi kartinke shodu k tomu zhe ne vidno ni odnogo signala ot interesuyushih nas galaktik - oni zachastuyu slishkom slaby, chtoby byt' vidimymi na neobrabotannyh kartinkah).
• Programmnoe obespechenie, podgotovlennoe Evropeiskoi Observatoriei dlya obrabotki dannyh so spektrografa VIMOS, bylo ne rasschitano na MOS (mul'ti-ob'ektnaya spektroskopiya) rezhim raboty s naklonennymi v raznye storony shelyami, i, takim obrazom, avtoru prishlos' ser'eznym obrazom pererabatyvat'/dopisyvat'/perepisyvat' vsyu sistemu obrabotki dlya togo, chtoby primenit' ee k nashim dannym (mnogie izmeneniya sistemy obrabotki byli pozdnee vklyucheny v oficial'nuyu versiyu sistemy obrabotki). Estestvenno sam process dopolneniya i pererabotki sistemy obrabotki treboval polnogo ponimaniya instrumenta i vseh etapov redukcii dannyh.
• Polnoe kolichestvo izobrazhenii poluchennyh iz ESO po rezul'tatam nablyudenii VIMOS'a sostavlyalo bolee 1000 i oni vse zanimali okolo 7 DVD diskov, poetomu osobuyu slozhnost' predstavlyala organizaciya sistemy obrabotki, data-menedzhmenta, takim obrazom, chtoby minimizirovat' ruchnuyu rabotu i uprostit' dal'neishuyu rabotu s dannymi.

5.2. Struktura nablyudenii na VLT teleskopah ESO

Dlya togo, chtoby polnost'yu pravil'no ponyat' proceduru obrabotki dannyh so spektrografa VIMOS, neobhodimo snachala ponyat' obshuyu model' postroeniya/organizacii nablyudenii na teleskopah VLT, a takzhe nekotorye komponenty specifichnye imenno dlya pribora VIMOS. V principe, rabota na VLT teleskopah kak i vezde sostoit iz kalibrovochnyh nablyudenii, nauchnyh ekspozicii i podgotovitel'nyh nablyudenii. Dlya togo, chtoby opisat' eti razlichnye tipy nablyudenii vvoditsya special'naya ierarhicheskaya model' nablyudenii. Samyi nizhnii uroven' etoi ierarhii - eto sobstvenno individual'noe nablyudenie (kalibrovochnoe, nauchnoe ili podgotovitel'noe). Sleduyushii uroven' - eto templeit(template). Kazhdyi templeit - eto nabor nablyudenii ili kalibrovok odnogo i togo zhe tipa. Tak naprimer, esli podryad snimaetsya nabor bias'ov dlya togo, chtoby byt' ob'edinennym v odin master-bias, to eta gruppa izobrazhenii budet poluchat'sya v ramkah vypolneniya priborom templeita bias'ov. Ili takzhe, naprimer, nabor kartinok odnogo polya poluchennyh so smesheniyami (dlya drizzlinga, usredneniya, udaleniya defektov i t.d.) takzhe budet v nekotorom nablyudatel'nom templeite. I nakonec poslednii uroven' ierarhii izobrazhenii - eto nablyudatel'nyi blok (OB). Nablyudatel'nyi blok predstavlyaet soboi nabor templeitov, obychno sostoyashii iz odnogo podgotovitel'nogo (acquisition) templeita, i odnogo ili neskol'kih kalibrovochnyh i/ili nablyudatel'nyh templeitov. Po sushestvu, nablyudatel'nyi blok - eto atomarnyi element nablyudenii, kotoryi dolzhen byt' polnost'yu vypolnen dlya uspeshnogo nablyudeniya. Naprimer, nablyudatel'nyi blok MOS nablyudeniya dolzhen byt' obyazatel'no nachat s odnogo predvaritel'nogo (acquisition) kadra dlya pravil'nogo navedeniya i razmesheniya gidirovochnyh zvezd v sootvetstvuyushie dyrki na maske, a takzhe dolzhen byt' predvaren ili zakonchen takimi kalibrovkami, kak ploskie polya, kalibrovkami shkaly dlin voln i t.d.

Takim obrazom, v processe podgotovki nablyudenii zayavitel' obychno gotovit spisok templeitov, kotorye sostavlyayut te sostavnye bloki, iz kotoryh sostoit uspeshnoe nablyudenie.

Obychno vse templeity spektrografa VIMOS opisyvayutsya v sootvetstvii so sleduyushei shemoi:
VIMOS_rezhim_tip_opisanie
Pole rezhim prinimaet odno iz znachenii "ifu", "mos" i "img" dlya rezhima integral'noi spektroskopii polya, mul'ti-ob'ektnoi spektroskopii i rezhima pryamyh snimkov sootvetstvenno. Pole tip mozhet prinimat' odno iz znachenii: "acq", "obs", "cal" dlya predvaritel'nyh(acquisition) snimkov, nauchnyh snimkov i kalibrovok sootvetstvenno. Tak obrazuyutsya templeity vida VIMOS_mos_cal_ScreenFlat, VIMOS_mos_cal_Arc, VIMOS_mos_obs_Offset dlya sootvetstvenno podkupol'nyh ploskih polei, kalibrovok dlin voln i nablyudenii nauchnyh ob'ektov so sdvigami dlya usredneniya.

5.3. Ustroistvo spektrografa VIMOS i ego matematicheskaya model'

Prezhde chem opisyvat' sam process obrabotki, neobhodimo snachala kratko opisat' ustroistvo spektrografa i ego matematicheskuyu model'. Delo v tom, chto, vo mnogom, process obrabotki svoditsya k opredeleniyu parametrov matematicheskoi modeli instrumenta. Itak, opticheskii put' sveta dlya VIMOS'a v rezhime mul'ti-shelevoi spektroskopii sleduyushii: posle popadaniya v teleskop i prohoda cherez ego opticheskie sistemy svet napravlyaetsya v fokus Nesmita, gde spektrograf VIMOS i raspolozhen. Uzhe vnutri spektrografa puchok ot teleskopa razdelyaetsya na 4 otdel'nyh odinakovyh puchka, posle chego kazhdyi puchok idet v svoi kvadrant instrumenta. Posle etogo puchki prohodyat cherez nabor linz, korrektiruyushih aberracii VLT teleskopa, a takzhe kriviznu polya. Zatem svet prohodit skvoz' MOS maski, raspolozhennye v fokal'noi ploskosti teleskopa. Kazhdaya MOS maska - eto disk, sdelannyi iz invara s naborom vyrezannyh na nem lazerom shelei. V silu togo, chto blok masok raspolozhen v fokal'noi ploskosti instrumenta, polozhenie shelei na maske napryamuyu opredelyaetsya polozheniem ob'ektov na nebe, i, grubo govorya, yavlyaetsya prosto proekciei ob'ektov s neba na masku v nekotorom masshtabe. Posle maski puchki ot razlichnyh shelei prohodyat skvoz' fil'tr, kollimator i grizmu. I posle etogo difragirovannyi svet uzhe prohodit cherez kameru i popadaet na PZS matricu (2k4k)(sm. ris. 3.1). Nuzhno skazat', chto posle prohozhdeniya cherez masku i grizmu izobrazheniya difragirovannyh puchkov predstavlyayut soboi nabor polosok. I iz etih polosok formiruetsya izobrazhenie (na ris. 5.1 takie poloski idut vertikal'no (granicy takih polosok vidny po smenu naklona yarkih linii(neba)). Vyshe byl opisan hod sveta v instrumente i teleskope, odnako eto slozhnyi hod sveta mozhet byt' sveden k kombinacii neskol'kih prostyh posledovatel'nyh preobrazovanii. Osnovnye komponenty matematicheskoi modeli instrumenta sleduyushie:

1. Model' preobrazovaniya maska - PZS (model' opticheskih iskazhenii)(optical distortion model). Eta model' opisyvaet otobrazhenie maski na detektor dlya fiksirovannoi dliny volny. Po suti govorya, ona pokazyvaet kuda na matricu proektiruyutsya izobrazheniya shelei. V osnovnom, eta model' zavisit ot opticheskih svoistv kamery i v men'shei stepeni grizmy (potomu model' i nazyvaetsya model'yu opticheskih iskazhenii). Eta model' opisyvaetsya sleduyushimi polinomial'nymi zavisimostyami:

   (5.1)

   
   
   gde X, Y - eto koordinaty na PZS matrice (v pikselah), a x, y - eto lineinye koordinaty na maske (v millimetrah).
2. Sleduyushaya model' opisyvaet spektral'nye svoistva kamery - eto model' spektral'noi krivizny(Spectral curvature model). Kak uzhe upominalos' vyshe, spektr odnoi sheli daet na PZS matrice izobrazhenie v vide poloski. V real'nosti, v silu raznogo roda distorsii i iskazhenii u etoi poloski estestvenno ne pryamye, a krivye granicy (sm. ris. 5.3). I model' spektral'noi krivizny kak raz i opisyvaet povedenie etih krivyh na matrice. Povedenie etoi krivoi, poluchennoi ot odnoi tochki maski, nazyvaetsya lokal'noi model'yu spektral'noi krivizny. Ona opisyvaetsya opyat' zhe polinomial'noi model'yu.

   (5.2)

   
   
   (sm. ris. 5.3) Eto vyrazhenie zapisano dlya spektra odnoi tochki maski, no real'no dlya raznyh tochek maski eti krivye budut sebya vesti po-raznomu. Poetomu v zavisimosti 5.2 koefficienty zavisyat ot koordinat na maske:

   (5.3)

   
   

3. Dispersionnoe sootnoshenie, v nashem sluchae eto - model', kotoraya opredelyaet dlinu volny kazhdoi tochki spektra. Tak kak spektry vytyanuty v vertikal'nom napravlenii, lokal'noe dispersionnoe sootnoshenie mozhet byt' opisano sleduyushim obrazom:

   (5.4)

   
   
   V real'nosti koefficienty zavisyat ot polozheniya sheli na maske, poetomu tozhe raskladyvayutsya po polinomam ot koordinat na maske:

   (5.5)

   
   
   I v takom sluchae uravnenie 5.4 nazyvaetsya global'nym dispersionnym sootnosheniem.

Vse ukazannye vyshe modeli yavlyayutsya otdel'nymi modelyami, opisyvayushimi povedenie instrumenta, i dlya togo, chtoby pravil'no i polnost'yu obrabotat' eti dannye, vse eti modeli dolzhny byt' opredeleny. Obobshaya i ob'edinyaya vse opisannye vyshe modeli, mozhno napisat' obshuyu formulu otobrazheniya koordinat maski na PZS matricu dlya fiksirovannoi dliny volny.

, gde OPT() - model' opticheskih iskazhenii, SRV() - model' spektral'noi krivizny, a IDS() - dispersionnoe sootnoshenie.

5.4. Osnovnye etapy obrabotki dannyh so spektrografa VIMOS

Vkratce, osnovnye stadii obrabotki takie:

• Ob'edinenie neskol'kih bias izobrazhenii dlya polucheniya master-bias izobrazheniya.
• Poluchenie srednego ploskogo polya i summarnogo ploskogo polya, ispol'zuya master bias izobrazheniya i individual'nye ploskie podkupol'nye polya.
• Poluchenie usrednennyh lineichatyh spektrov, modeli opticheskih iskazhenii, dispersionnyh sootnoshenii i modeli spektral'noi krivizny, ispol'zuya master bias, srednee ploskoe pole i summarnoe ploskoe pole, a takzhe individual'nye izobrazheniya lineichatyh spektrov.
• Poluchenie srednih nauchnyhizobrazhenii i ekstrakciya spektrov ot individual'nyh istochnikov, ispol'zuya srednee ploskoe pole, master bias, modeli opticheskih iskazhenii, modeli spektral'noi krivizny i dispersionnye sootnosheniya, i individual'nye nauchnye izobrazheniya.

A seichas rasskazhem bolee podrobno o kazhdom etape obrabotki dannyh.

5.4.1. Bias

Process polucheniya master bias'ov yavlyaetsya bolee ili menee standartnym - dlya ego polucheniya beretsya gruppa bias'ov kak pravilo iz odnogo templeita. Master-bias poluchaetsya libo obyknovennym libo mediannym usredneniem etih individual'nyh izobrazhenii.

5.4.2. Ploskoe pole

Osnovnaya cel' ploskogo polya dlya nablyudenii VIMOS - eto ispravlenie za vysokochastotnye neodnorodnosti chuvstvitel'nosti po matrice (a ne dlya kompensacii global'noi spektral'noi chuvstvitel'nosti instrumenta). Dlya ih sozdaniya v opticheskuyu shemu instrumenta vnositsya lampa s nepreryvnym spektrom. Vazhno, chto ona vnositsya v puchok instrumenta do prohozhdeniya im maski. Takim obrazom svet ot lampy prohodit i cherez maski i cherez fil'try i grizmy. Estestvenno kombinaciya maska + fil'tr + grizma dolzhna byt' toi zhe samoi, chto v nauchnom nablyudenii, potomu chto togda na kazhduyu tochku matricy budet padat' svet toi zhe dliny volny, chto v nablyudeniyah. Kak ponyatno iz skazannogo vyshe, v itoge, individual'nye ploskie polya vyglyadyat kak nabor polosok raznoi intensivnosti s gradientom yarkosti vdol' dispersii(v silu gradienta chuvstvitel'nosti PZS + spektra lampy) (primer ploskogo polya pokazan na ris. 5.4).

Itak, dlya togo, chtoby poluchit' kartu vysokochastotnyh variacii chuvstvitel'nosti, nuzhno ochevidno udalit' global'nye trendy intensivnostei. Dlya etogo snachala ekstragiruyutsya poloski ot otdel'nyh shelei (dlya togo, chtoby prosledit' eti poloski ispol'zuyutsya modeli (spektral'noi krivizny i opticheskih iskazhenii), zashitye po umolchaniyu v zagolovkah FITS failov^5.1). Posle etogo u kazhdoi poloski (sootvetstvuyushei raznym shelyam) ubiraetsya global'nyi trend (deleniem na sil'no sglazhennuyu polosku), i poluchennaya poloska vstavlyaetsya obratno v kadr, na to mesto otkuda ona byla vyrezana. Eto i daet srednee ploskoe pole (ispravlyayushee za neodnorodnost' chuvstvitel'nosti). Na etom etape takzhe generiruetsya summarnoe ploskoe pole (kotoroe potom budet ispol'zovano dlya polucheniya modeli spektral'noi krivizny), kotoroe predstavlyaet soboi summu individual'nyh ploskih polei (i vyglyadit estestvenno tak zhe (ris. 5.4). V konce stoit sdelat' takzhe vazhnoe zamechanie o tom, kak poluchat' ploskoe pole. Vazhno, chtoby ono poluchalos' v toi zhe samoi konfiguracii, chto i sami nablyudeniya (zhelatel'no v tom zhe polozhenii teleskopa, ne vstavlyaya i ne vynimaya masku), tak kak inache vozmozhny smesheniya polozheniya izobrazhenii shelei, distorsii, chto privodit k nesootvetstviyu ploskogo polya i real'nyh dannyh.

5.4.3. Kalibrovka shkaly dlin voln i opredelenie distorsii

Opredelenie dispersionnogo sootnosheniya - eto dostatochno obychnyi v spektroskopii etap obrabotki, no v sluchae s VIMOS'om, on imeet svoi osobennosti (svyazannye v pervuyu ochered' s opredeleniem modeli opticheskih iskazhenii (sm. razdel 5.3). Kak obychno, kalibrovka shkal voln osnovana na poluchenii spektra lampy s lineichatym spektrom (He+Ne+Ar lampy v sluchae s VIMOS'om). Osnovnye procedury v etom razdele sleduyushie:

1. Sozdanie srednego izobrazheniya spektra HeNeAr lampy iz individual'nyh kadrov s ispol'zovaniem obychnogo ili mediannogo usredneniya.
2. Opredelenie modeli opticheskogo iskazheniya iz srednego izobrazheniya spektra HeNeAr. Kak bylo skazano vyshe (sekciya 5.3), model' opticheskogo iskazheniya - eto model' opredelyayushaya to, kuda na PZS matrice budut proektirovat'sya sheli maski dlya fiksirovannoi dliny volny (dlya prostoty izlozheniya polozhim 6500). Dlya etogo ispol'zuetsya sleduyushii algoritm. Vo-pervyh, dlya togo, chtoby naiti priblizitel'noe polozhenie mest proekcii shelei maski ispol'zuyutsya modeli zashitye po umolchaniyu v FITS faily. Posle etogo sozdaetsya model'nyi 2D spektr HeNeAr okolo dliny volny 6500 (ispol'zuya katalogi linii lampy), i dannyi 2D spektr 2D-kross-korreliruetsya s kuskom spektra, ekstragirovannym okolo naidennyh v pervom priblizhenii polozhenii shelei (sm. ris. 5.5). V rezul'tate etoi kross-korrelyacii nahoditsya mesto na PZS kuda proektiruetsya svet ot sheli na dline volny 6500. Dvumernaya kross-korrelyaciya nuzhna, potomu chto neobhodimo utochnit' mesto proekcii shelei ne tol'ko po osi Y(), no i po osi H. Posle togo kak naideno, kuda proektiruetsya svet ot kazhdoi sheli na dannoi dline volny, mozhno approksimirovat' eti rezul'taty global'noi polinomial'noi model'yu otobrazheniya koordinat maski na PZS (sm. formulu 5.1).

   Ris. 17. Shema opredeleniya modeli opticheskih iskazhenii

3. Opredelenie modeli spektral'noi krivizny po summarnomu ploskomu polyu. Kak uzhe govorilos' eta model' opisyvaet krivizny granic spektrov ot kazhdoi sheli. Sootvetstvenno dlya togo, chtoby opredelit' etu model', neobhodimo otsledit' eti granicy. A eto dostatochno prosto, uchityvaya, chto spektry ot raznyh shelei imeyut raznye intensivnosti(ris. 5.4)(tak ustroena lampa). Takim obrazom algoritm poiska granic otslezhivaet granicy po rezkomu gradientu. Posle etogo granicy spektra dlya kazhdoi sheli approksimiruyutsya polinomami (cm. formulu 5.2 i ris. 5.3) - takim obrazom poluchayutsya lokal'nye modeli spektral'noi krivizny. A posle etogo pri odnovremennoi approksimacii etih modelei (uchityvaya koordinaty shelei na maske) poluchaetsya global'naya model' spektral'noi krivizny (formuly 5.3).
4. Opredelenie dispersionnogo sootnosheniya - eto poslednii etap. Zdes' nam izvestno kuda na matricu na dline volny 6500 proektiruetsya shel'. Sootvetstvenno kazhdyi piksel' proekcii sheli daet nachalo odnomu odnomernomu spektru (odnoi poloske) (sleduyushei modeli spektral'noi krivizny (f-la 5.2)). Takim obrazom, dlya kazhdoi sheli my poluchaem nabor odnomernyh spektrov. I dlya kazhdogo takogo spektra (standartnymi metodami) opredelyaetsya dispersionnoe sootnoshenie, posle chego vse eti sootnosheniya approksimiruyutsya polinomami dlya polucheniya lokal'nogo dispersionnogo sootnosheniya (dlya kazhdoi sheli)(f-la 5.4), i nakonec lokal'nye dispersionnye sootnosheniya approksimiruyutsya dlya polucheniya global'nogo dispersionnogo sootnosheniya (f-la 5.5).

V konce etogo etapa obrabotki sozdaetsya special'nyi FITS fail s t.n. tablicei ekstrakcii, soderzhashei koefficienty vseh opredelennyh modelei. Ona nazyvaetsya tablicei ekstrakcii, tak kak ee dostatochno dlya togo, chtoby polnost'yu izvlekat' spektry dlya kazhdoi sheli.

5.4.4. Obrabotka nauchnyh kadrov

Posle obrabotki bias'ov, ploskih polei i spektrov HeNeAr lampy i polucheniya parametrov modelei opisyvayushih instrument obrabotka uzhe dostatochno pryamolineina i sostoit iz neskol'kih etapov - snachala iz izobrazheniya vychitayutsya bias'y, ono normiruetsya na ploskoe pole. Posle etogo vazhnyi etap obrabotki - eto utochnenie vseh matematicheskih modelei instrumenta po polozheniyam linii neba( tak kak izmeneniya konfiguracii teleskopa i pribora mogut privesti k sdvigam vseh modelei otnositel'no ih sostoyaniya vo vremya kalibrovok). Sleduyushii etap - eto detektirovanie ob'ektov i vychitanie spektra neba. Vychitanie neba iz nashih nauchnyh kartinok - eto ne trivial'naya zadacha. Delo v tom, chto na maske sheli nakloneny razlichnym obrazom(sm. ris. 5.1) i, k tomu zhe, v silu distorsii kamery, na matrice naklon linii na spektre odnoi sheli ne ostaetsya postoyannym, a menyaetsya i oni dazhe iskrivlyayutsya. Poetomu dlya togo, chtoby ih vychitat' neobhodimo ispol'zovat' vse imeyushiesya modeli opisyvayushie distorsii i t.d. Sleduyushii etap - eto vypryamlenie spektra. Kak my znaem, v silu razlichnyh polozhenii i naklonov shelei na maske, kazhdaya poloska spektra na PZS matrice lezhit v svoei sobstvennoi sisteme koordinat so svoim nul'-punktom po dline volny, dispersionnoi krivoi. Takzhe osi dlina volny-prostranstvennoe napravlenie ne ortogonal'ny. Poetomu dlya vypryamleniya i ekstrakcii spektra ispol'zuyutsya global'noe dispersionnoe sootnosheniya i model' opticheskih iskazhenii. Oni opisyvayut pokrytie PZS sistemoi koordinat dlina volny-prostranstvennoe napravlenie i eto pokrytie ispol'zuetsya dlya interpolyacii v pryamougol'nuyu setku dlina volny-prostranstvennaya koordinata. V principe sleduyushii etap - eto odnomernaya ekstrakciya spektrov ot individual'nyh ob'ektov, no v silu togo, chto v nashei zadache bol'shinstvo ob'ektov protyazhennye, a nas interesovali imenno protyazhennye detali ih spektrov, etot etap obrabotki ne provodilsya.

5.5. Kaskad redukcii i upravlenie dannymi

Kak uzhe bylo ukazano, dannye, prihodyashie s VLT teleskopov, yavlyayutsya ochen' horosho strukturirovannymi i soderzhat vsyu neobhodimuyu meta-informaciyu o nablyudeniyah. Etot fakt, na samom dele, pozvolyaet ochen' effektivno organizovyvat' proceduru avtomaticheskoi obrabotki, osnovannuyu na znacheniyah flagov, klyuchevyh slov, klyuchei, zapisannyh vnutri FITS failov.

Tak, vsya procedura avtomaticheskoi obrabotki osnovana na dvuh osnovnyh principah: kaskad obrabotki i pravila sootvetstviya VIMOS'a.

• Kaskad redukcii - eto princip, opredelyayushii osnovnye etapy obrabotki i opisyvayushii posledovatel'nost' shagov obrabotki i to, nablyudeniya kakih tipov nado peredavat' na vhod otdel'nym proceduram obrabotki i kakie produkty eti procedury sozdayut.
  1. Sozdanie master bias iz individual'nyh bias'ov.
  2. Poluchenie ploskogo polya c ispol'zovaniem master bias'a i individual'nyh ploskih polei.
  3. Poluchenie modelei opticheskih iskazhenii, global'nogo dispersionnogo sootnosheniya i tablicy ekstrakcii s ispol'zovaniem ploskogo polya i master bias'a dlya obrabotki spektrov HeNeAr lampy.
  4. Obrabotka nauchnyh izobrazhenii, ispol'zuya master bias, ploskoe pole i tablicu ekstrakcii.
• Pravila sootvetstviya VIMOS'a [VIMOS association rules] - eto nabor pravil, pozvolyayushih klassificirovat' lyuboi fail dannyh na osnove znachenii klyuchevyh slov v zagolovke etogo faila. Etot nabor pravil takzhe soderzhit informaciyu o tom, kak opredelit', lezhit li gruppa failov v odnom templeite, udalit' li dannye vydelyayushiesya plohim kachestvom (sm. ris. 5.6), yavlyaetsya li dannyi fail bias'om, flat'om i t.p.

Takim obrazom, kaskad redukcii i pravila klassifikacii VIMOS'a - eto osnova avtomaticheskoi redukcii dannyh VIMOS'a. Osnovnaya ideya, kotoraya zdes' predstavlyaetsya kak odna iz sushestvennyh chastei dannogo diploma - eto organizaciya avtomaticheskoi sistemy redukcii sistemy redukcii osnovannoi na baze dannyh. Itakm v samom nachale iz vseh imeyushihsya syryh izobrazhenii i tablic izvlekayutsya meta-dannye i eti meta-dannye ukladyvayutsya v bazu dannyh. Posle etogo eta baza dannyh sluzhit osnovnym istochnikom informacii dlya vypolneniya kazhdogo etapa redukcii. Dopolnitel'no, sozdaetsya drugaya baza dannyh, soderzhashaya produkty i metadannye produktov, sozdannyh v rezul'tate redukcii. V takoi postanovke, kazhdyi etap obrabotki iz kaskada redukcii - eto nabor zaprosov k baze dannyh, vybirayushih dannye opredelennogo tipa, sdelannye v opredelennye momenty vo vremeni, snyatye v opredelennom fil'tre, s opredelennoi maskoi i t.d.

Tak, naprimer, process opredeleniya dispersionnnyh sootnoshenii v organizovannoi sisteme obrabotki ustroen sleduyushim obrazom:

• Vypolnit' zapros iz vhodnoi bazy dannyh, zaprosiv vse spektry HeNeAr lampy.
• Sgruppirovat' poluchennyi spisok po identifikatoru templeita, identifikatoru maski i nomeru kvadranta instrumenta i dlya kazhdoi gruppy vypolnit' sleduyushie shagi.
• Vybrat' iz vhodnoi bazy dannyh katalog linii HeNeAr lampy dlya toi zhe grizmy i fil'tra, chto i sami HeNeAr spektry.
• Vybrat' iz vhodnoi bazy dannyh tablicu plohih pikselov dlya togo zhe kvadranta, chto i tekushie HeNeAr spektry.
• Vybrat' iz vyhodnoi bazy dannyh master bias dlya togo zhe kvadranta, chto i HeNeAr spektry i blizhaishii po vremeni k nemu.
• Vybrat' iz vyhodnoi bazy dannyh summarnoe i srednee ploskie polya dlya togo zhe kvadranta, toi zhe maski, fil'tra i grizmy, chto i HeNeAr spektry.
• Obrabotat' vybrannyi nabor failov.
• Dobavit' sozdannye na predydushem etape produkty (tablicu ekstrakcii, ekstragirovannye spektry lampy i t.d.) vmeste s meta-dannymi v vyhodnuyu bazu dannyh.

Ispol'zuya opisannuyu vyshe ideologiyu, avtorom byl napisan paket na yazyke Perl s interfeisom raboty s bazoi dannyh PostgreSQL i sistemoi obrabotki ESO dlya vypolneniya polnost'yu avtomaticheskoi redukcii. Etot paket pozvolil effektivno spravit'sya s imevshimisya u nas v nalichii 1000 syryh izobrazhenii.

5.6. Osnovnye problemy s dannymi i s ih obrabotkoi

• Osnovnoi problemoi c obrabotkoi yavlyalsya tot fakt, chto sozdannaya ESO sistema obrabotki byla ne v sostoyanii rabotat' s mul'ti-shelevymi nablyudeniyami c naklonnymi shelyami, tak chto znachitel'naya chast' programm obrabotki dlya raboty v etom rezhime byla napisana avtorom (na osnove programm ESO [VIMOS manual]).
• Vtoroi problemoi uzhe instrumental'nogo haraktera byl nabor problem, svyazannyi s nepravil'nym pozicionirovaniem maski. Delo v tom, chto tak kak polozhenie shelei, vyrezannyh na maske, napryamuyu svyazano s polozheniem ob'ektov na nebe, neobhodimo, chtoby maska byla pravil'no vstavlena v fokal'nuyu ploskost'. Esli zhe ona vstavlena nepravil'no, to izobrazheniya istochnikov budut smesheny otnositel'no polozhenii shelei, i v sheli popadet men'she sveta. Prichem, esli sdvig dostatochno bol'shoi (poryadka , naprimer), to mozhno poteryat' voobshe ves' svet (prichem so vseh shelei). Nebol'shoi zhe povorot maski privodit ne tol'ko k poteryam sveta, no i k iskazheniyu opticheskih putei ot shelei i vedet k perekrytiyam spektrov ot raznyh istochnikov, uslozhnyaya ili delaya prakticheski nevozmozhnoi avtomaticheskuyu obrabotku (sm. ris. 5.7.

  Ris. 19. Kartinka, illyustriruyushaya problemy s nepravil'noi ustanovkoi maski - vidno perekrytie spektrov ot sosednih shelei.

  Eti problemy s nepravil'no vstavlennymi maskami priveli k sushestvenno men'shemu chem ozhidalos' chislu detektirovanii. Naprimer, iz-za etogo kolichestvo obnaruzhennyh galaktik s krivymi vrasheniya var'irovalos' ot 1 do 10 dlya razlichnyh navedenii i kvadrantov (hotya na vseh nih bylo okolo 40-a shelei)(sm. tablicu 7.1 v glave 7).

• Takzhe bol'shoi problemoi, obnaruzhennoi v dannyh, bylo plohoe kachestvo izobrazhenii vo vremya nablyudenii nekotoryh polei. Voobshe, kachestvo izobrazhenii - eto ochen' vazhnaya dlya nas harakteristika, v pervuyu ochered' iz-za procedury approksimacii (sm. glavu 6), gde kachestvo izobrazheniya yavlyalos' odnim iz formal'nyh parametrov. Poetomu procedura izmereniya kachestva izobrazhenii byla prodelana maksimal'no akkuratno. V principe, vo vseh izobrazheniyah s VLT teleskopov, v meta-dannyh zashity znacheniya kachestva izobrazheniya, izmerennye special'nymi malen'kimi teleskopami vo vremya ekspozicii, no eti znacheniya ne vsegda mozhno ispol'zovat', osobenno v sluchae, esli kachestvo izobrazhenii menyalos' vo vremya ekspozicii (a u nas prodolzhitel'nost' individual'nyh ekspozicii byla okolo chasa). Poetomu v itoge bylo prinyato reshenie izmeryat' kachestvo po real'nym kadram. Dlya etogo mozhno ispol'zovat' spektry nizkogo razresheniya ot teh zvezd, kotorye ispol'zovalis' dlya pravil'nogo navedeniya teleskopa. Obychno na kazhdoi maske nahodilis' dve-tri special'nyh kvadratnyh psevdo-sheli (pered MOS ekspoziciyami polozheniya zvezd v etih shelyah v rezhime pryamyh snimkov ukazyvayut na pravil'nost' navedeniya). A v MOS rezhime eti zvezdy davali sovershenno obyknovennye spektry nizkogo razresheniya (iz-za shiriny sheli), a v napravlenii perpendikulyarnom dispersii estestvenno eti spektry demonstrirovali profil' PSF. Tak chto poperechnye profili etih zvezd ispol'zovalis' dlya opredeleniya kachestva izobrazhenii (profili approksimirovalis' gaussianami). Rezul'taty opredelenii kachestva PSF dlya raznyh navedenii i kvadrantov privedeny na ris. 5.8. Viden ochen' bol'shoi razbros v kachestve otdel'nyh izobrazhenii. Horosho vydelyayutsya polya GEMS-3, GEMS-4, GEMS-7.

  Ris. 20. Shiriny PSF dlya razlichnyh VIMOS polei, razlichnyh ekspozicii i razlichnyh kvadrantov

• I samaya poslednyaya problema, obnaruzhennaya pri obrabotke dannyh - eto fringi. K schast'yu, eta problema ne okazala sushestvennogo vliyaniya na process obrabotki. Problema fringov, kak izvestno - eto interferenciya sveta (obychno linii nochnogo neba) na PZS matrice (ona obychno aktual'na dlya tonkih matric v krasnom diapazone). Na detektorah spektrografa VIMOS eta problema byla tozhe zametna. Obychno problemu fringov ochen' slozhno reshat', tak kak ona ochen' zavisit ot tipa osvesheniya, ot sootnosheniya intensivnostei nochnyh linii i t.d. Odnako v nashem sluchae, tak kak my ispol'zovali grizmu HR_ORANGE, a ne naprimer HR_RED, fringi byli dostatochno kontrastny tol'ko na ploskih polyah, no ne na nauchnyh kadrah (dlya grizmy HR_RED fringi dayut sushestvennyi vklad v fon i na nauchnyh ekspoziciyah), poetomu v dannoi rabote fringi prosto ignorirovalis'. Primer fringov, vidimyh na ploskih polyah v nashih dannyh pokazan na ris. 5.9.

  Ris. 21. Primer fringov vidimyh na ploskih polyah

5.7. Opredelenie krasnyh smeshenii

V kachestve poslednego etapa obrabotki, neobhodimo kratko opisat' process opredeleniya krasnyh smeshenii galaktik. Posle ekstrakcii ob'ektov i shelei s izobrazhenii, poslednei proceduroi pered modelirovaniem i approksimaciei bylo opredelenie krasnyh smeshenii. Voobshe govorya, zadacha po opredeleniyu krasnyh smeshenii galaktik na osnovanii spektrov s nizkim sootnosheniem signal-shum dostatochno slozhna (i vklyuchaet v sebya SED fitting, krosskorrelyacii i proch.), no v nashem sluchae zadacha uproshalas', v svyazi s tem, chto interesuyushie nas galaktiki - eto galaktiki so zvezdoobrazovaniem, s emissionnymi liniyami, i dlya vseh nashih galaktik nam byli izvestny fotometricheskie krasnye smesheniya iz proekta COMBO-17. Poetomu nami byl primenen prostoi metod krosskorrelyacii, kogda spektry galaktik krosskorrelirovalis' s chisto-emissionnymi templeit spektrami, pohozhimi na spektry emissionnyh galaktik [Kinney et al. 1996]. I takoi prostoi metod vpolne horosho srabotal na nashih ob'ektah. Takzhe na etape opredeleniya krasnyh smeshenii nami byla vypolnena vazhnaya i interesnaya proverka: proverka tochnostei fotometricheskih krasnyh smeshenii. Na risunke 5.10 pokazano sravnenie krasnyh smeshenii COMBO-17 i nashih spektroskopicheskih krasnyh smeshenii. Kak vidno iz etogo grafika, zayavlennaya v [Wolf et al. 2003] tochnost' v 0.03-0.05, priblizitel'no sootvetstvuet deistvitel'nosti. Pravda, vidno chto na krasnom smeshenii 0.7, znachitel'naya chast' etoi oshibki sistematicheskaya. Vozmozhno, chto dannyi rezul'tat vposledstvii privedet k izmeneniyam kataloga krasnyh smeshenii, tak kak nashi dannye yavno pokazyvayut neobhodimost' perekalibrovki krasnyh smeshenii COMBO-17 (vo vsyakom sluchae na galaktikah nashei vyborki).

---

<< 4. Vyborka ob'ektov | Oglavlenie | 6. Modelirovanie i approksimaciya >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: zavisimost' Talli-Fishera - galaktiki Publikacii so slovami: zavisimost' Talli-Fishera - galaktiki
Sm. takzhe: Zvezdnye potoki v mestnoi Vselennoi Galaktika Sigara ot teleskopov "Habbl" i "Dzheims Vebb" "Glaza" v cepochke galaktik Markaryana NGC 4632: galaktika so spryatannym polyarnym kol'com M82: galaktika so sverhgalakticheskim vetrom NGC 3314: kogda galaktiki perekryvayutsya Prizrak Miraha Vse publikacii na tu zhe temu >>