Tecniche di guida e Tecniche di guida e calcolo dei parametri calcolo dei parametri

caratteristicicaratteristiciFocus sugli errori introdotti dalle Focus sugli errori introdotti dalle

variazioni ad alta frequenza del seeing variazioni ad alta frequenza del seeing e varie ipotesi per un controllo e varie ipotesi per un controllo

preventivopreventivo

Stefano Vezzosi – 20 giugno 2009Stefano Vezzosi – 20 giugno 2009

Perché guidare?Perché guidare? Il processo di autoguida permette di Il processo di autoguida permette di

compensare il movimento apparente della volta compensare il movimento apparente della volta celeste in modo da ottenere errori di posizione celeste in modo da ottenere errori di posizione nulli durante i tempi di esposizione nulli durante i tempi di esposizione stelle stelle puntiformipuntiformi

I motivi del perché è necessario guidare sono I motivi del perché è necessario guidare sono molti: tra i principali possiamo citare un errato molti: tra i principali possiamo citare un errato stazionamento al polo Nord celeste, errori di stazionamento al polo Nord celeste, errori di precisione meccanica (accoppiamento vite precisione meccanica (accoppiamento vite senza fine / corona dentata, eccentricità degli senza fine / corona dentata, eccentricità degli ingranaggi), errori indotti da sbilanciamento ingranaggi), errori indotti da sbilanciamento degli assi per masse e cablaggi “volanti”, attriti degli assi per masse e cablaggi “volanti”, attriti di varia natura e, infine, dal “seeing”di varia natura e, infine, dal “seeing”

Il processo di guidaIl processo di guida Ottenere uno stazionamento polare perfetto è Ottenere uno stazionamento polare perfetto è

praticamente impossibile: pertanto la guida nelle praticamente impossibile: pertanto la guida nelle riprese a lunga posa è essenziale per ottenere stelle riprese a lunga posa è essenziale per ottenere stelle puntiformi su tutto il framepuntiformi su tutto il frame

Il processo di autoguida è di per sé semplice:Il processo di autoguida è di per sé semplice: Acquisire una immagine di riferimentoAcquisire una immagine di riferimento Identificare una stella con rapporto S/N sufficienteIdentificare una stella con rapporto S/N sufficiente Processare l’immagine estraendo il baricentro della stellaProcessare l’immagine estraendo il baricentro della stella Acquisire una seconda immagineAcquisire una seconda immagine Estrarre un secondo baricentroEstrarre un secondo baricentro Confrontare i due baricentri e calcolare le correzioni sui due Confrontare i due baricentri e calcolare le correzioni sui due

assiassi Applicare le correzioni individuate in modo da ottenere la Applicare le correzioni individuate in modo da ottenere la

coincidenza dei due baricentricoincidenza dei due baricentri Ripetere il processo per tutta la durata dell’esposizioneRipetere il processo per tutta la durata dell’esposizione

La guida “difficile”La guida “difficile” Ma perché allora è così difficile guidare?Ma perché allora è così difficile guidare?

L’attuazione meccanica delle correzioni individuate L’attuazione meccanica delle correzioni individuate potrebbe essere non perfetta potrebbe essere non perfetta errori meccanici errori meccanici

Il processo dipende dalla frequenza di Il processo dipende dalla frequenza di campionamento delle correzioni: se calcolo la campionamento delle correzioni: se calcolo la correzione ora questa si riferisce ad una immagine correzione ora questa si riferisce ad una immagine già acquisita e la posizione che vado a correggere è già acquisita e la posizione che vado a correggere è diversa da quella misurata (processo REATTIVO)diversa da quella misurata (processo REATTIVO)

Le correzioni effettivamente necessarie per Le correzioni effettivamente necessarie per compensare gli errori di inseguimento non sempre compensare gli errori di inseguimento non sempre sono quelli effettivamente calcolati sono quelli effettivamente calcolati devono essere devono essere tenuti in conto eventuali non linearità del sistema tenuti in conto eventuali non linearità del sistema (per esempio il BACKLASH)(per esempio il BACKLASH)

Infine, è necessario classificare gli errori rilevati e Infine, è necessario classificare gli errori rilevati e decidere se è necessario correggere oppure no per decidere se è necessario correggere oppure no per evitare inutili tentativievitare inutili tentativi

Non linearità e ritardo di Non linearità e ritardo di rispostarisposta

Un esempio comune a tutti è la presenza del Un esempio comune a tutti è la presenza del backlash in declinazione dovuto backlash in declinazione dovuto all’accoppiamento della vite senza fine con la all’accoppiamento della vite senza fine con la corona dentata. Un impulso di correzione non corona dentata. Un impulso di correzione non comporta un immediato movimento della comporta un immediato movimento della montatura ma bensì è presente una isteresi che montatura ma bensì è presente una isteresi che determina la necessità di insistere con la determina la necessità di insistere con la correzione prima che questa si verifichi correzione prima che questa si verifichi fisicamente. fisicamente.

L’energia che si accumula durante questo L’energia che si accumula durante questo processo determina:processo determina: Un ritardo della rispostaUn ritardo della risposta Una sovra-correzione finale che porta a oscillazioni Una sovra-correzione finale che porta a oscillazioni

localilocali

Attuazione vs correzioneAttuazione vs correzione Esempio di attuazione successiva di impulsi di Esempio di attuazione successiva di impulsi di

guida e risposta stimata delle correzioni guida e risposta stimata delle correzioni richieste:richieste: Impulsi di guida vs applicazione

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tempo

Att

uazio

ne

Impulsi di guida

Risposta

Media Mobile su 2 per. (Risposta)

Impulsi vs correzioni

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Tempo

Co

rrezio

ni

Impulsi di guida

Risposta

Media Mobile su 2 per. (Risposta)

La reattività del processoLa reattività del processo I tempi di integrazione necessari per ottenere I tempi di integrazione necessari per ottenere

rapporti S/N sufficienti per l’estrazione dei baricentri rapporti S/N sufficienti per l’estrazione dei baricentri dipendono dalla magnitudine della stella in analisi. dipendono dalla magnitudine della stella in analisi. Stelle mediamente deboli richiedono integrazioni di Stelle mediamente deboli richiedono integrazioni di almeno 1 secondo che sommate ai tempi di almeno 1 secondo che sommate ai tempi di elaborazione dell’immagine e attuazione della elaborazione dell’immagine e attuazione della correzione determinano ritardi di applicazione correzione determinano ritardi di applicazione confrontabili con il tempo di integrazioneconfrontabili con il tempo di integrazione

Nel frattempo la montatura si è mossa e l’errore Nel frattempo la montatura si è mossa e l’errore calcolato non è quello effettivo al momento calcolato non è quello effettivo al momento dell’applicazione della correzionedell’applicazione della correzione

Il processo in sé determina un controllo degli errori di Il processo in sé determina un controllo degli errori di guida ma non riesce ad annullarli visti i tempi in giocoguida ma non riesce ad annullarli visti i tempi in gioco

Obiettivo: minimizzare la deviazione standard Obiettivo: minimizzare la deviazione standard dell’errore residuodell’errore residuo

Gli errori di guidaGli errori di guida

Vista la reattività del processo è intuitivo Vista la reattività del processo è intuitivo capire che la situazione migliore è quella capire che la situazione migliore è quella in cui si attuano le minime correzioni per in cui si attuano le minime correzioni per evitare sovra-correzioni che portano a evitare sovra-correzioni che portano a oscillazioni locali difficili da correggereoscillazioni locali difficili da correggere

Detto ciò è evidente la necessità di capire Detto ciò è evidente la necessità di capire quando e quanto è necessario correggerequando e quanto è necessario correggere

Obiettivo: poche correzioni nei tempi Obiettivo: poche correzioni nei tempi giustigiusti

Tipologie di erroriTipologie di errori Gli errori che comunemente incontriamo Gli errori che comunemente incontriamo

sul campo si possono così catalogare:sul campo si possono così catalogare: Errori meccanici dovuti alla montaturaErrori meccanici dovuti alla montatura Derive sugli assi dovute a errori di Derive sugli assi dovute a errori di

stazionamentostazionamento Errore periodico della corona dentata in A.R.Errore periodico della corona dentata in A.R. Movimenti casuali della stella dovuti al Movimenti casuali della stella dovuti al

seeingseeing

Tra tutti questi errori, il seeing è quello Tra tutti questi errori, il seeing è quello più difficoltoso da domarepiù difficoltoso da domare

Esempio pratico di errori Esempio pratico di errori misuratimisurati

Direttamente dal campo possiamo definire Direttamente dal campo possiamo definire che mediamente gli errori in gioco hanno che mediamente gli errori in gioco hanno ordini di grandezza (AP900 GTO):ordini di grandezza (AP900 GTO): Derive Derive 0.10 arcsec / ciclo di guida (2 sec) 0.10 arcsec / ciclo di guida (2 sec) Errori periodici < 1.00 arcsec / ciclo di guida Errori periodici < 1.00 arcsec / ciclo di guida

(2 sec)(2 sec) Seeing < 2.50 arcsec / ciclo di guida (2 sec)Seeing < 2.50 arcsec / ciclo di guida (2 sec)

E’ evidente che gli errori da correggere E’ evidente che gli errori da correggere non sono necessariamente i maggiori non sono necessariamente i maggiori misuratimisurati

Il peso del seeing Il peso del seeing nell’imagingnell’imaging

Da quello che abbiamo visto, tentare di Da quello che abbiamo visto, tentare di correggere il seeing significa avere a che correggere il seeing significa avere a che fare con gli errori della massima fare con gli errori della massima ampiezza in giocoampiezza in gioco

Le oscillazioni indotte al sistema per Le oscillazioni indotte al sistema per seguire i movimenti casuali della stella seguire i movimenti casuali della stella intorno al proprio baricentro intorno al proprio baricentro determinano immagini con stelle rotonde determinano immagini con stelle rotonde ma “gonfiate”ma “gonfiate”

Risultato: risoluzione dell’immagine Risultato: risoluzione dell’immagine molto minore della teorica raggiungibilemolto minore della teorica raggiungibile

Combattere il seeingCombattere il seeing

Usando tecniche di post processing Usando tecniche di post processing software per recuperare la perdita software per recuperare la perdita indotta di risoluzioneindotta di risoluzione

Utilizzare tecniche hardware per Utilizzare tecniche hardware per ottenere correzioni velociottenere correzioni veloci

Utilizzare tecniche matematiche per il Utilizzare tecniche matematiche per il calcolo ottimale dei parametri di guida calcolo ottimale dei parametri di guida in modo da minimizzare l’influenza del in modo da minimizzare l’influenza del seeing e guidare solo quando serveseeing e guidare solo quando serve

Post processing SWPost processing SW Il seeing si manifesta come un filtro passa-basso di banda variabile Il seeing si manifesta come un filtro passa-basso di banda variabile

in base alle condizioni atmosferichein base alle condizioni atmosferiche Il principale effetto è quello di diminuire la risoluzione teorica Il principale effetto è quello di diminuire la risoluzione teorica

dello strumento utilizzatodello strumento utilizzato L’immagine che si forma sul piano focale è data dalla convoluzione L’immagine che si forma sul piano focale è data dalla convoluzione

tra la funzione di trasferimento del telescopio e l’immagine realetra la funzione di trasferimento del telescopio e l’immagine reale L’immagine sul piano focale è la nostra misuraL’immagine sul piano focale è la nostra misura Una stella non satura è la nostra funzione di trasferimento (data Una stella non satura è la nostra funzione di trasferimento (data

dalla convoluzione tra la fdt dello strumento e una ipotetica delta dalla convoluzione tra la fdt dello strumento e una ipotetica delta di Dirac spaziale)di Dirac spaziale)

Noti questi parametri è possibile applicare un processo di Noti questi parametri è possibile applicare un processo di deconvoluzione numerica che permette di stimare l’immagine deconvoluzione numerica che permette di stimare l’immagine prima degli effetti introdotti dalla funzione di trasferimento dello prima degli effetti introdotti dalla funzione di trasferimento dello strumento e quindi depurarla dagli effetti del seeingstrumento e quindi depurarla dagli effetti del seeing

Ipotesi fondamentale per ottenere risultati con successo:Ipotesi fondamentale per ottenere risultati con successo: Utilizzare stelle non lontane dalla saturazione della dinamica del Utilizzare stelle non lontane dalla saturazione della dinamica del

sensoresensore Sovracampionare in modo da avere sufficienti campioni per elaborare Sovracampionare in modo da avere sufficienti campioni per elaborare

i datii dati

Esempio su dati realiEsempio su dati reali Esempio di deconvoluzione su un box di 256x256 pixel utilizzando Esempio di deconvoluzione su un box di 256x256 pixel utilizzando

l’algoritmo di Lucy Richardson con num.9 iterazioni e una l’algoritmo di Lucy Richardson con num.9 iterazioni e una funzione di trasferimento sintetica con funzione generatrice funzione di trasferimento sintetica con funzione generatrice esponenziale e raggio pari a 0.9 arcsec. L’immagine originale è esponenziale e raggio pari a 0.9 arcsec. L’immagine originale è stata ripresa da Torre Luciana con un takahashi FS102 @ f/8 su stata ripresa da Torre Luciana con un takahashi FS102 @ f/8 su Losmandy G11 Gemini Lev.4 e Sbig ST2000XMLosmandy G11 Gemini Lev.4 e Sbig ST2000XM

ORIGINALE DECONVOLUTA

Analisi del processo di Analisi del processo di deconvoluzionedeconvoluzione

Il numero di iterazioni riapplica l’algoritmo di deconvoluzione utilizzando Il numero di iterazioni riapplica l’algoritmo di deconvoluzione utilizzando come funzione di trasferimento quella imposta e come misura l’ultima come funzione di trasferimento quella imposta e come misura l’ultima immagine elaborataimmagine elaborata

La misura dell’andamento del processo di deconvoluzione è il valore Chi La misura dell’andamento del processo di deconvoluzione è il valore Chi Square che misura l’errore quadratico medio tra due passaggi consecutiviSquare che misura l’errore quadratico medio tra due passaggi consecutivi

Quando il valore di Chi Square si attesta su valori arbitrariamente bassi il Quando il valore di Chi Square si attesta su valori arbitrariamente bassi il processo di deconvoluzione può considerarsi terminato. Oltre il rapporto processo di deconvoluzione può considerarsi terminato. Oltre il rapporto S/N sarà peggiorato da una crescita incontrollata della varianza di rumoreS/N sarà peggiorato da una crescita incontrollata della varianza di rumore

Il grafico mostra l’andamento del valore Chi Square per l’immagine di M81 Il grafico mostra l’andamento del valore Chi Square per l’immagine di M81 che abbiamo vistoche abbiamo visto Andamento errore di deconvoluzione

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Num. iterazioni

Val

ore

Ch

i S

qu

are

Chi Square L-R

Poli. (Chi Square L-R)

Deconvoluzione e DDPDeconvoluzione e DDP L’uso combinato di tecniche di stretching non lineari sulle L’uso combinato di tecniche di stretching non lineari sulle

ampiezze (DDP) e la deconvoluzione di Lucy Richardson ampiezze (DDP) e la deconvoluzione di Lucy Richardson con psf sintetiche permette l’estrazione di fini dettagli da con psf sintetiche permette l’estrazione di fini dettagli da nebulose:nebulose:

Esempi su dati realiEsempi su dati reali Esempi di estrazione features nel core di nebulose Esempi di estrazione features nel core di nebulose

(Esempio M1 e M57)(Esempio M1 e M57)

Immagini riprese senza filtri aggiuntiImmagini riprese senza filtri aggiunti

C9.25 + Losmandy G11 e ST2000XMC9.25 + Losmandy G11 e ST2000XM

Tecniche avanzate di Tecniche avanzate di deconvoluzionedeconvoluzione

Oltre gli algoritmi di Lucy Richardson e di Massima Entropia di Oltre gli algoritmi di Lucy Richardson e di Massima Entropia di deconvoluzione esistono tecniche numeriche che si basano sulla deconvoluzione esistono tecniche numeriche che si basano sulla stima iterativa a “ping-pong” sia dell’immagine finale, sia della stima iterativa a “ping-pong” sia dell’immagine finale, sia della funzione di trasferiementofunzione di trasferiemento

Queste tecniche statistiche necessitano approcci particolarmente Queste tecniche statistiche necessitano approcci particolarmente delicati per poter ottenere la convergenza a risultati accettabili delicati per poter ottenere la convergenza a risultati accettabili con un controllo efficace delle statistiche di rumorecon un controllo efficace delle statistiche di rumore

Vista la natura delle immagini astronomiche, il processo di Lucy Vista la natura delle immagini astronomiche, il processo di Lucy Richardson rimane quello più semplice e immediato a patto di Richardson rimane quello più semplice e immediato a patto di scegliere in modo opportuno la funzione di trasferimento da scegliere in modo opportuno la funzione di trasferimento da coinvolgere nel processocoinvolgere nel processo

In linea di massima è matematicamente corretto deconvolvere le In linea di massima è matematicamente corretto deconvolvere le immagini subito dopo la loro riduzione con dark e flat e immagini subito dopo la loro riduzione con dark e flat e comunque prima di applicare filtri non lineari all’immaginecomunque prima di applicare filtri non lineari all’immagine

Le tecniche di deconvoluzione possono recuperare anche Le tecniche di deconvoluzione possono recuperare anche errori locali di guida se la funzione di trasferimento errori locali di guida se la funzione di trasferimento utilizzata è estratta direttamente dall’immagine: questo utilizzata è estratta direttamente dall’immagine: questo argomento esula però da questa trattazione visto che qua argomento esula però da questa trattazione visto che qua la deconvoluzione è applicata con l’obiettivo di migliorare la deconvoluzione è applicata con l’obiettivo di migliorare la risoluzionela risoluzione

Tecniche di guida veloceTecniche di guida veloce L’inerzia e le masse in gioco non permettono di L’inerzia e le masse in gioco non permettono di

reagire con tempi di esposizione così brevi in modo reagire con tempi di esposizione così brevi in modo tale da poter inseguire le oscillazioni indotte dal tale da poter inseguire le oscillazioni indotte dal seeingseeing

L’idea geniale è quella di trasferire le correzioni dalla L’idea geniale è quella di trasferire le correzioni dalla montatura a un qualcosa di massa minore, per montatura a un qualcosa di massa minore, per esempio uno specchio sul piano focale esempio uno specchio sul piano focale Sbig AO7 Sbig AO7

La piccola massa permette reazioni praticamente La piccola massa permette reazioni praticamente immediate e, se si lavora nella zona di linearità degli immediate e, se si lavora nella zona di linearità degli attuatori (quindi con la stella sempre nel centro della attuatori (quindi con la stella sempre nel centro della posizione a riposo dello specchio), non sono presenti posizione a riposo dello specchio), non sono presenti backlashbacklash

A patto di avere stelle di magnitudine sufficiente da A patto di avere stelle di magnitudine sufficiente da avere buoni rapporti S/N per integrazioni < 0.20 sec. avere buoni rapporti S/N per integrazioni < 0.20 sec. Il sistema è effettivamente capace di guidare gli Il sistema è effettivamente capace di guidare gli errori indotti dal seeingerrori indotti dal seeing

Tecniche di guida veloce: Tecniche di guida veloce: risultatirisultati

Dettaglio della periferia di M13 Dettaglio della periferia di M13 ripresa dal sottoscritto con un C9.25 ripresa dal sottoscritto con un C9.25 su montatura Losmandy G11 con su montatura Losmandy G11 con sistema di ripresa ST2000 & AO7 e sistema di ripresa ST2000 & AO7 e frequenza di correzione pari a 30 frequenza di correzione pari a 30 Hz:Hz:

Tecniche di guida veloce: Tecniche di guida veloce: immaginiimmagini

Immagine risultante del nucleo di M13 (30 min @ 30 Hz):Immagine risultante del nucleo di M13 (30 min @ 30 Hz):

Tecniche di guida veloce: Tecniche di guida veloce: dettaglidettagli Dettaglio catturato sulla nebulosa Dettaglio catturato sulla nebulosa

planetaria Eskimo (40 min. @ 20 planetaria Eskimo (40 min. @ 20 Hz):Hz):

Calcolo matematico dei Calcolo matematico dei parametriparametri

Le tecniche canoniche di guida prevedono Le tecniche canoniche di guida prevedono l’estrazione del baricentro di una stella definita l’estrazione del baricentro di una stella definita come target da inseguirecome target da inseguire

Il calcolo del baricentro è influenzato dalle Il calcolo del baricentro è influenzato dalle fluttuazioni locali della posizione della stellafluttuazioni locali della posizione della stella

Introduciamo il concetto del rapporto S/N di Introduciamo il concetto del rapporto S/N di guida:guida: Segnale Segnale detezione valida per la correzione detezione valida per la correzione Rumore Rumore detezione indotta dal rumore e da scartare detezione indotta dal rumore e da scartare L’obiettivo comune è quello di avere il massimo L’obiettivo comune è quello di avere il massimo

rapporto S/N possibile fissando le opportune rapporto S/N possibile fissando le opportune condizioni di guidacondizioni di guida

SNR di guidaSNR di guida Aumentare il rapporto S/N di guida può essere Aumentare il rapporto S/N di guida può essere

fatto in diversi modi, analizziamone alcuni:fatto in diversi modi, analizziamone alcuni: Aumentando il tempo di esposizione per avere un Aumentando il tempo di esposizione per avere un

migliore SNR sulle singole immagini in modo da migliore SNR sulle singole immagini in modo da estrarre con certezza baricentri legati a movimenti estrarre con certezza baricentri legati a movimenti effettivi della stella di guidaeffettivi della stella di guida

Utilizzare una tecnica di calcolo più sofisticata che Utilizzare una tecnica di calcolo più sofisticata che permetta di mantenere arbitrariamente corto il permetta di mantenere arbitrariamente corto il tempo di esposizione per minimizzare i ritardi di tempo di esposizione per minimizzare i ritardi di correzione e contenere gli effetti negativi del correzione e contenere gli effetti negativi del seeingseeing

Ai fini dei nostri obiettivi indaghiamo una Ai fini dei nostri obiettivi indaghiamo una possibile strada per stimare al meglio i possibile strada per stimare al meglio i parametri di guidaparametri di guida

Il seeing nella FOV di Il seeing nella FOV di guidaguida

L’idea che sta alla base è l’introduzione di una zona di L’idea che sta alla base è l’introduzione di una zona di analisi soggetta a condizioni simili di seeing dove sia analisi soggetta a condizioni simili di seeing dove sia possibile estrarre non una ma più stelle e calcolare possibile estrarre non una ma più stelle e calcolare indipendentemente i singoli baricentri in modo da indipendentemente i singoli baricentri in modo da utilizzare una media matematica delle singole utilizzare una media matematica delle singole correzioni definite in modo da ottenere un set di correzioni definite in modo da ottenere un set di parametri minimamente soggetti alle fluttuazioni di parametri minimamente soggetti alle fluttuazioni di seeingseeing

Considerando le FOV canoniche con focali nell’intorno Considerando le FOV canoniche con focali nell’intorno di 1 m e sensori di piccole dimensioni (per esempio di 1 m e sensori di piccole dimensioni (per esempio TC211 o TC237) possiamo dire che le stelle presenti nel TC211 o TC237) possiamo dire che le stelle presenti nel campo di vista del sensore sono soggette a variazioni di campo di vista del sensore sono soggette a variazioni di seeing scarsamente legate tra di loro e quindi la media seeing scarsamente legate tra di loro e quindi la media dei parametri può portare a risultati interessantidei parametri può portare a risultati interessanti

Sono state valutate simulazioni utilizzando 1, 2 e 3 Sono state valutate simulazioni utilizzando 1, 2 e 3 stelle vicine e distrubate da processi di rumore con stelle vicine e distrubate da processi di rumore con varianza unitaria, additivi e gaussiani bianchi varianza unitaria, additivi e gaussiani bianchi

Dati simulati e calcolo Dati simulati e calcolo parametriparametri

Le posizioni delle stelle sono state affette da Le posizioni delle stelle sono state affette da errori introdotti dai processi di rumore ed è errori introdotti dai processi di rumore ed è stata simulata l’acquisizione delle immagini stata simulata l’acquisizione delle immagini con la conseguente stima dei parametri di con la conseguente stima dei parametri di guida utilizzando per il calcolo dei parametri:guida utilizzando per il calcolo dei parametri: 1 sola stella (processo di guida canonico)1 sola stella (processo di guida canonico) 2 stelle vicine2 stelle vicine 3 stelle vicine3 stelle vicine

Per ogni ciclo di stima e applicazione delle Per ogni ciclo di stima e applicazione delle correzioni è stato calcolata la deviazione std correzioni è stato calcolata la deviazione std dell’errore negli assi X e Y (AR e DEC) in dell’errore negli assi X e Y (AR e DEC) in modo da avere un riscontro oggettivo modo da avere un riscontro oggettivo sull’applicazione diretta della tecnicasull’applicazione diretta della tecnica

Risultati delle Risultati delle simulazionisimulazioni

Questi sono i grafici relativi alle Questi sono i grafici relativi alle simulazioni utilizzando 1, 2 e 3 stelle simulazioni utilizzando 1, 2 e 3 stelle consecutivamente:consecutivamente:Misure vs errori (X)

-1,000

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101

105

109

113

117

121

125

129

133

137

141

145

149

153

157

161

165

tempo

po

siz

ion

e

x corretto (single star)

errore x (single star)

x corretto (2 star)

errore x (2 star)

x corretto (3 star)

errore x (3 star)

Misure vs errori (Y)

-1,000

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

tempo

po

sizi

on

e

y corretto (single star)

errore y (single star)

y corretto (2 star)

errore y (2 star)

y corretto (3 stelle)

errore y (3 stelle)

Stima delle dev std degli Stima delle dev std degli errorierrori

I grafici indicano immediatamente una riduzione I grafici indicano immediatamente una riduzione drastica degli errori esclusivamente grazie ad una stima drastica degli errori esclusivamente grazie ad una stima migliore dei soli parametri di guidamigliore dei soli parametri di guida

In altre parole il concetto è quello di guidare meno ma In altre parole il concetto è quello di guidare meno ma guidare meglio, applicando correzioni solo quando e guidare meglio, applicando correzioni solo quando e dove serve per evitare over-shooting che inducono dove serve per evitare over-shooting che inducono oscillazioni locali pericolose per i risultati finali delle oscillazioni locali pericolose per i risultati finali delle immaginiimmagini

Ad oggi non esiste praticamente un sw commerciale che Ad oggi non esiste praticamente un sw commerciale che introduce una guida utilizzando più stelle consecutive introduce una guida utilizzando più stelle consecutive per la stima dei parametri; è disponibile un plugin per per la stima dei parametri; è disponibile un plugin per Maxim ad uno stato implementativo molto embrionaleMaxim ad uno stato implementativo molto embrionale

I risultati delle simulazioni parlano chiaro: la strada è I risultati delle simulazioni parlano chiaro: la strada è economica e non richiede modifiche agli HW già economica e non richiede modifiche agli HW già presenti, ovviamente una guida contemporanea sullo presenti, ovviamente una guida contemporanea sullo stesso piano focale permette di ridurre ulteriori errori stesso piano focale permette di ridurre ulteriori errori additivi e minimizza le flessioni relative tra i sensori di additivi e minimizza le flessioni relative tra i sensori di guida e ripresa ottimizzando quindi l’applicazione guida e ripresa ottimizzando quindi l’applicazione diretta dei parametri calcolatidiretta dei parametri calcolati

Riduzione degli errori di Riduzione degli errori di guidaguida

Dev std errore vs numero stelle di guida

0,430

0,2760,237

0,1510,116

0,092

00,05

0,10,15

0,20,25

0,30,35

0,40,45

0,5

1 STELLA 2 STELLE 3 STELLE

De

via

zio

ne

std

err

ori Dev std X

Dev std Y

Poli. (Dev std X)

Poli. (Dev std Y)

Riduzione errori di guida (BASELINE: 1 stella)

0,00%

35,87%

44,91%

0,00%

23,15%

38,80%

0%5%

10%15%20%25%30%35%40%45%50%

1 STELLA 2 STELLE 3 STELLE

% r

idu

zio

ne

Riduzione errore X

Riduzione errore Y

Poli. (Riduzione errore X)

Poli. (Riduzione errore Y)

ConclusioniConclusioni Il best konw-how ad oggi sembra essere quello di applicare una Il best konw-how ad oggi sembra essere quello di applicare una

guida a bassa velocità ma con parametri calcolati mediando i guida a bassa velocità ma con parametri calcolati mediando i movimenti veloci di un gruppo di stelle vicine nel sensore di movimenti veloci di un gruppo di stelle vicine nel sensore di guida con una guida veloce su un oggetto di bassa massaguida con una guida veloce su un oggetto di bassa massa

Il risultato potrebbe essere quello di avere un controllo Il risultato potrebbe essere quello di avere un controllo simultaneo della piattaforma di tracking e della piattaforma di simultaneo della piattaforma di tracking e della piattaforma di guida veloce che eviterebbe comunque un inquinamento dei dati guida veloce che eviterebbe comunque un inquinamento dei dati grezzi con il blurring derivato dal seeinggrezzi con il blurring derivato dal seeing

La deconvoluzione sw rimane comunque un approccio da seguire La deconvoluzione sw rimane comunque un approccio da seguire sulle successive immagini di luminanza per ottenere il massimo sulle successive immagini di luminanza per ottenere il massimo atteso da qualunque strumento: se il seeing è già controllato da atteso da qualunque strumento: se il seeing è già controllato da una guida veloce, la deconvoluzione non può far altro che una guida veloce, la deconvoluzione non può far altro che aumentare la risoluzione apparente a patto di avere un aumentare la risoluzione apparente a patto di avere un sovracampionamento sufficiente di partenzasovracampionamento sufficiente di partenza

Tutte le immagini presentate sono state riprese con l’aiuto di Tutte le immagini presentate sono state riprese con l’aiuto di Angelo Mannucci su Celestron C9.25 o Takahashi FS102 su Angelo Mannucci su Celestron C9.25 o Takahashi FS102 su montatura Losmandy G11 dotata di Gemini Lev.4.02. La camera montatura Losmandy G11 dotata di Gemini Lev.4.02. La camera di ripresa è la Sbig ST2000XM accessoriata con la ruota di ripresa è la Sbig ST2000XM accessoriata con la ruota portafiltri CFW10 e il set di filtri LRGB Astronomik + Ha SII OIII portafiltri CFW10 e il set di filtri LRGB Astronomik + Ha SII OIII con banda passante da 12 nmcon banda passante da 12 nm