Datenreduktions-Software (für LINC-NIRVANA)

Die LINC-NIRVANA Datenreduktionssoftware (LN DRS) implementiert eine Datenreduktions- und Bildrekonstruktionspipeline. Sie stellt alle Schritte zur Verfügung, die benötigt werden um aus LINC-NIRVANA Rohdaten ein hochaufgelöstes Bild zu rekonstruieren.

Image Reconstruction Pipeline



Ablaufdiagramm der Datenreduktions- und Bildrekonstruktionspipeline Bild vergrößern
Ablaufdiagramm der Datenreduktions- und Bildrekonstruktionspipeline

Im Ablaufdiagramm sind die Verarbeitungsschritte für die Datenreduktion und die Rekonstruktion als blaue Rechtecke gezeigt:

  1. Calibration: Kompensation von Bildsensor und Instrumenteffekten wie zum Beispiel unterschiedliche Pixelverstärkungen oder defeke Pixel.
  2. Preprocessing: Kompensation von Beobachtungseffekten wie zum Beispiel die Bildrotation oder kleine Positionierfehler.
  3. Target Preprocessing: Extrahieren des Zielobjekts aus den vorverarbeiteten Daten.
  4. PSF Preprocessing: Extrahieren bzw. Modellieren der PSF (Point-Spread-Funktion, Helligkeitsverteilung einer Punktquelle auf dem Bildsensor) aus den vorverarbeiteten Daten.
  5. Reconstruction: Rekonstruktion des beobachteten Ojektes aus den Bildern der PSF und des Zielobjektes.

Die Software nutzt während der Verarbeitung die folgenden Dateien:

  • RAW Data: Die Rohinterferogramme des beobachteten Zielobjekts oder eines Kalibratorsterns.
  • SKY: Hintergrundbilder des Himmels ohne Objekte (optional).
  • Flat: Die Flatfield-Map zur Kompensation der unterschiedliche Pixelverstärkungen.
  • Bad Pix Map: Die Badpixel-Map zur Interpolation der defekten Pixel.
  • Calibrated Data: Kalibrierte Einzelinterferogramme, wobei die Bildsensor- und Instrumenteffekte kompensiert wurden.
  • Preprocessed data: Vorverarbeitete Einzelinterferogramme, bei denen die Beobachtungseffekte kompensiert wurden.
  • Target: Das extrahierte Zielobjekt vorbereitet für den Rekonstruktionsalgorithmus.
  • PSF: Die extrahierte oder modellierte PSF fertig für den Rekonstruktionsalgorithmus.
  • Ref PSF: Die ideale PSF eines 23 m Teleskops (optional), notwendig um die gefaltete Rekonstruktion (REC Convolved [Roter Hintergrund]) zu berechnen.
  • REC: Das ungefaltete Rekonstruktionsergebnis (die Auflösung ist höher als eigentlich erreicht werden kann).
  • REC Convolved: Das Rekonstruktionsergebnis gefaltet mit der idealen 23 m PSF. Dies entspricht der maximal erreichbaren Auflösung mit LINC-NIRVANA.



Implementierung

Die LN Datenreduktionssoftware wurde in der Programmiersprache IDL implementiert. Die Softwarearchitektur ist so ausgelegt, dass die verfügbaren Algorithmen und Werkzeuge sowie die gesamte Ablaufstruktur voll konfigurierbar sind. Somit lassen sich sowohl neue Datenreduktionsalgorithmen integrieren, als auch neue Verarbeitungsschritte hinzuzufügen. Zur interaktiven Benutzung verfügt die Software über eine grafische Schnittstelle mit zwei Fenstern.

Das Hauptfenster mit der Ablaufsteuerung und das Fenster zur Bearbeitung der verschiedenen Daten. Bild vergrößern
Das Hauptfenster mit der Ablaufsteuerung und das Fenster zur Bearbeitung der verschiedenen Daten.



Im Hauptfenster dient das (konfigurierbare) Ablaufdiagramm als Zugang zu den verfügbaren Algorithmen und Dateien. Alle Parameter für die Algorithmen, die Dateinamen und Markierungen in den Bildern (zum Beispiel müssen das Zielobjekt und der Kalibratorstern markiert werden) werden in einer Konfigurationsdatei abgelegt. Die Bedienschnittstelle dient nun primär dazu, diese Konfigurationsdatei zu erzeugen und zu füllen:

  • Es werden die Dateien ausgewählt, die als Rohdaten oder Kalibrationsdaten zu verwenden sind.
  • In den Rohdaten sind das Zielobjekt und ein oder mehrere Kalibratorsterne zu markieren.
  • Die gewünschten Algorithmen für die einzelnen Verarbeitungsschritte sind aus der Menge an verfügbaren Algorithmen auszuwählen.
  • Je nach ausgewähltem Algorithmus sind dessen Parameter, entsprechend dem Anwendungsfall, zu setzen.

Die Datenreduktionssoftware stellt auch eine Funktion zur Verfügung, mit deren Hilfe alle Verarbeitungsschritte vollautomatisch durchgeführt werden. Für eine detailierte Beschreibung der grafischen Oberfläche und deren Bestandteile sei hier auf das Tutorial verwiesen.



Distribution

Die LINC-NIRVANA Datenreduktions Software (LNDRS) ist im Quellcode verfügbar. Ebenfalls erhältlich ist ein kurzes Tutorial und simulierte Testfälle mit Ergebnissen. Es werden die folgenden Komponenten benötigt:

  • Die astronomische Zusatzbibliothek idlastro (notwendig).
  • Das LNDRS Paket lndrs (notwendig).
  • Tutorial und Referenzhandbuch (empfohlen).
  • Beispieldaten des Tutorials (empfohlen).
  • Testreport (optional).
  • Testdaten des Reports inklusive Konfigurationsdateien (optional, sehr umfangreich).



 
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