Hallo zusammen,
die letzten Monate hab ich an einem Programm namens 'Defocus' gewerkelt, dass ich hier mal kurz vorstellen wollte. Es benutzt defokussierte Stern-Bilder als Input und berechnet daraus die zugrunde liegende Wellenfront, im Prinzip ähnlich wie winRoddier.
Es werden dabei allerdings keine analytischen oder semi-analytischen Rechnungen angestellt, sondern 'nur' Fourier-Optik und eine try-and-Error-Methode.
Das funktioniert ungefähr so: von einer vermuteten Wellenfront (auf der Basis von Zernike-Polynomen) werden via Fourier-Optik synthetische Stern-Bilder berechnet, und diese mit den realen Stern-Bildern verglichen. Je nachdem ob der Versuch besser passt als der vorige, nutzt man ihn als Basis für den nächsten Schritt, oder verwirft ihn. Ein try-and-error-Verfahren also, Stichworte sind 'Monte-Carlo' oder auch 'simulated annealing'. Wichtig für ein gutes Funktionieren ist vor allem eine gute (d.h. schnelle) Implementierung der Fourier-Optik mittels FFT.
Motivation: es gibt ja Experten, die aufgrund defokussierter Sternbilder mit ihrem geschultem Auge erkennen können, welche Fehler die Optik hat; siehe auch das Buch von Suiter 'Star Testing Astronomical Telescopes'. Zum anderen kenne ich mich mittlerweile mit Fourier-Optik gut aus, und habe einen Hintergund in Monte-Carlo-Simulationen. Daher die Idee, das mal auszuprobieren.
Das Programm ist noch im Beta-Stadium, das User-Interface ist.. naja, momentan so eine Art Bedien-Brett.. Links gibt man die Aufnahmen ein, in der Mitte und rechts werden die Ergebnisse gezeigt.
Genug der Worte, hier 2 Beispiele.
Im ersten Setup wurde eine kräftig deformierte (künstliche) Wellenfront erzeugt, und daraus 2 (künstliche) defokussierte Sternbilder berechnet. Die Soll-Wellenfront (mit Obstruktion) sieht so aus:
und das Ergebnis von 'Defocus':
Man erkennt eine gute Übereinstimmung von Soll- und Ist-Wellenfront, mit nur kleineren Abweichungen.
Beim zweiten Setup habe ich 4 reale Aufnahmen durch mein kleines Maksutov gemacht, mit einem künstlichen Stern (eine rote Laserdiode ohne Optik) in ca. 50 m Entferung:
Hier weiss ich allerdings nicht, wie die Wellenfront wirklich aussieht; siehe der Aufruf unten. Aber es ist schon cool, wie gut das aufgenommene Sternbild (links) mit dem simulierten (Mitte) übereinstimmt.
Insgesamt scheint das ganz gut zu funktionieren, zumindest wenn man gute Aufnahmen hat. Aber ich hatte noch keine Möglichkeit für einen Soll-Ist-Vergleich mit echten Aufnahmen.
Deshalb jetzt eine Bitte:
kann mir jemand mal von einem Teleskop, von der die reale Wellenfront bekannt ist, ein paar defokussierte Sternbilder schicken? Dann kann ich sie durch das Programm jagen, und würde die Ergebnisse hier wieder posten.
Eckdaten für die Aufnahmen:
- die Basisdaten des Teleskops: f-Zahl, Obstruktion; Pixelabstand der Kamera, Wellenlänge der Aufnahmen
- die Kamera am besten monochrom, mit ausreichend Auflösung: der Pixelabstand, in um, sollte nicht grösser sein als die f-Zahl, besser deutlich kleiner. Falls das nicht vorhanden ist, eine Barlow dazwischenstecken, oder durch ein Okular fotografieren (wird dann allerdings mitgemessen..)
- am besten einen künstlichen Stern benutzen, mit bekannter Wellenlänge (Laserdiode); oder einen echten Stern, durch ein Filter mit bekannter Wellenlänge
- 4-6 Bilder machen, jeweils 2-3 intra-fokal, und 2-3 extra-fokal. Überbelichtung vermeiden.
- nicht zu viel Defokus benutzen, es reichen ein paar Waves, d.h. Ringe (z.B. 2, 4, 6 Waves). Den genauen Defokus braucht man _nicht_ messen oder eingeben, das wird im Programm gefittet.
- keine Bildbearbeitung machen, insbesondere keine Kontrast- oder Gamma-Korrektur. Einfach die Rohdaten.
Danke!
Wolfram