310 MARZO 2015 Dallo spettro 2D
allo spettro 1D (sky subtracted) utilizzando IRAF
Image Reduction and Analysis Facility
IRAF è un pacchetto software per la riduzione e l'analisi di immagini e spettri redatto dal NOAO (National Optical Astronomy Observatory) un consorzio nato nel 1982 per coordinare osservatori astronomici ottici. Fanno parte di NOAO il KPNO (Kitt Peak National Observatory) Il CTIO (Cerro Tololo International Observatory) e il Gemini Science Center.
In continua evoluzione (comandi e pacchetti che vengono aggiunti per soddisfare le esigenze degli utenti e per restare al passo con la strumentazione), IRAF è probabilmente il software più utilizzato e anche più verificato (tested) ed è disponibile gratuitamente al sito iraf.noao.edu.
Una volta installato, per rendere “attivo” IRAF è necessario eseguire il comando mkiraf (make IRAF). Questo comando va eseguito soltanto una volta (in concomitanza col primo utilizzo di IRAF) .
Controlliamo se mkiraf è già stato eseguito oppure no:
Se nel directory ove ci troviamo (home) esiste già il file login.cl e un sub directory uparm non dobbiamo eseguire mkiraf.
In caso contrario digitiamo mkiraf e alla domanda initialize uparm ? Rispondiamo y.
Se ci viene chiesto terminal type? Rispondiamo xgterm
Apriamo il login.cl con un editor di file e modifichiamo l' assegnazione logica del file imdir.
(imdir sta per images directory, indica il directory dove vengono depositate le immagini).
Normalmente nel login.cl imdir e la home hanno assegnazioni logiche diverse, diamo ad imdir la stessa assegnazione della home,
Per accedere all' ambiente IRAF bisogna digitare l'istruzione cl (command language). Il cl deve essere eseguito dal directory in cui si trova il login.cl. Potremo cambiare directory da dentro IRAF successivamente utilizzando il comando cd .
Prima di lanciare cl è opportuno aprire un terminale grafico col comando xgterm ed un terminale pittorico col comando ds9. E' conveniente scrivere xgterm & e ds9 & in quanto la & significa che il processo di apertura delle due finestre è eseguito in background lasciando così libera (utilizzabile) la finestra terminale (se si omette la & la finestra terminale rimane “alloccata” ).
Dal terminale grafico (quello bianco, xgterm) daremo cl ed entreremo finalmente in IRAF.
La struttura di IRAF è modulare: i comandi sono raggruppati in pacchetti. Ciascun pacchetto contiene una serie di comandi fra loro correlati. Per esempio nel pacchetto plot troviamo una serie di comandi per la rappresentazione grafica delle immagini.
Al nostro ingresso in IRAF ci troviamo in cl. Lo sappiamo perchè ci compare il prompt: cl>
se digitiamo il ? otteniamo una lista dei nomi dei pacchetti accessibili che sono:
dataio. images. lists. obsolete. proto. system.
dbms. language. noao. plot. softools. Utilities.
se digitiamo help otteniamo una lista più dettagliata dei pacchetti ossia:
dataio Data format conversion package (RFITS, etc.)
dbms Database management package (not yet implemented) images General image processing package
language The command language itself lists List processing package local The template local package obsolete Obsolete tasks
noao The NOAO optical astronomy packages plot Plot package
proto Prototype or interim tasks softools Software tools package system System utilties package
utilities Miscellaneous utilities package se digitiamo help images otteniamo
clpackage.images:
imcoords Image coordinates package imfilter Image filtering package imfit Image fitting package
imgeom Image geometric transformation package immatch Image matching and combining package imutil Image utilities package
tv Image display utilities package
ognuno di questi è un pacchetto per cui se voglio sapere quali comandi sono disponibili in imutil digitando help imutil ottengo:
images.imutil:
chpixtype Change the pixel type of a list of images hedit Header editor
hselect Select a subset of images satisfying a boolean expression imarith Simple image arithmetic
imcopy Copy an image
imdelete Delete a list of images
imdivide Image division with zero checking and rescaling imexpr Evaluate a general image expression
imfunction Apply a single argument function to a list of images
imgets Return the value of an image header parameter as a string imheader Print an image header
imhistogram Compute and plot or print an image histogram imjoin Join images along a given dimension
imrename Rename one or more images
imreplace Replace a range of pixel values with a constant imslice Slice images into images of lower dimension
imstack Stack images into a single image of higher dimension imsum Compute the sum, average, or median of a set of images
imtile Tile same sized 2D images into a 2D mosaic imstatistics Compute and print statistics for a list of images listpixels Convert an image section into a list of pixels
minmax Compute the minimum and maximum pixel values in an image sections Expand an image template on the standard output
Per poter utilizzare i comandi del pacchetto imutil devo digitare images e poi imutil.
Per tornare in cl devo scrivere bye 2 volte (ad ogni bye si sale di un livello).
Per uscire da IRAF : logout da dovunque ci si trovi.
Se dal prompt cl> digitiamo ?? otteniamo l'elenco di tutti i pacchetti e comandi disponibili in IRAF.
Alcuni comandi Linux (per esempio ls) sono noti in IRAF altri no. Possiamo utilizzare i comandi linux anteponendo ad essi il !.
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Esercizio 1:
Scaricate i 3 file che si trovano in http://gbm.bo.astro.it/paola/didattica/AA2014
2015/tada/lab/
Il formato di questi file è il FITS (Flexible Image Transport System) è un formato standard per immagini astronomiche.
Un' immagine FITS è costituita di due parti: l' header che contiene le informazioni (data di osservazioni, identificatore dell'oggetto, tempo di esposizione, ecc.) e la parte che contiene i dati.
Digitate tv (vi apparira' il prompt tv> ) e poi lanciate il comando disp che sta per display (in IRAF bastano 4 caratteri per identificare un comando) seguito dal nome dell'immagine (non importa che mettiate l'estensione fits).
Guardate le immagini.
Lo spettro si vede abbastanza bene (in realta' sono 2 spettri di due galassie). Le galassie le vedete nelle altre 2 immagini, i nomi sono esplicativi (una e' presa nella banda fotometrica B, l'altra nella banda R).
Per vedere bene le immagini dovete agire sui parametri del comando display.
Se digitate tv> epar disp
vi compare una schermata con tutti i parametri e i valori di default che voi potete modificare.
Per capire cosa fanno i parametri digitate tv> help disp
potete anche salvare il contenuto dell'help all'interno di un file (che poi potete guardare dopo con calma) utilizzando il comando
tv> help disp > disp.help
il > che e' un comando linux/unix produce un output non piu' sullo schermo ma in un file (che potete chiamare come volete)
Cercate di capire quali sono i parametri che dovete modificare per avere una visualizzazione migliore dell'immagine.
Modificateli.
Per farlo potete inserire i valori utilizzando epar oppure dando il comando in linea tv> disp seguito dal nome del parametro e dal valore.
Per esempio se il parametro si chiamasse rval (non si chiama cosi' !) e voi voleste assegnare il valore 1000 allora dovreste digitare tv> disp nomeimmagine rval=1000.
Se fate cosi' il valore di default del parametro non viene modificato se invece lo cambiate voi
all'interno di epar allora viene modificato e IRAF se ne ricorda in futuro. (Per far si' che IRAF non se lo ricordi dovete digitare unlearn disp)
Torniamo allo spettro ossia all'immagine che contiene gli spettri delle 2 galassie che abbiamo visualizzato nelle immagini B e R.
Scopo di questa esercitazione e' capire come passiamo da un' immagine bidimensionale (una matrice che assegna un valore ad ogni coppia di punti x e y) a uno spettro monodimensionale ossia ad un insieme di punti ciascuno caratterizzato da un valore.
Il comando implot vi permette di graficare una o piu' colonne di una immagine.
Cercate di capire come funziona implot.
Producete il grafico dello spettro della galassia e del cielo (a sinistra e a destra)
Osservate che lo spettro della galassia e' contaminato dalla presenza delle righe del cielo.
Identificate sulla immagine 2D le coordinate degli spettri (la x di inizio e fine di ciascuno spettro) e utilizzate imcopy per estrarre dalla immagine grande 6 sottoimmagini che contengano
1)lo spettro delle 2 galassie ,
2) i cieli a destra e a sinistra di ciascuno spettro (dieci colonne a sinistra e a destra di ciascuno spettro),
3) visualizzate con disp queste 6 immagini per verificare che le abbiate estratte correttamente, 4) utilizzate imslice per estrarre da ciascuna di queste immagini le immagini monodimensionali, 5) utilizzate imsum per fare la media di ciascuno di questi gruppi di immagini monodimensionali 6) utilizzate imarith per produrre un'immagine di ciascuno spettro con il cielo sottratto.
7) utilizzate splot (plot di immagini monodimensionali) per verificare la bontà del vostro risultato 8) identificate le possibili righe di assorbimento ed emissione e utilizzando il k k di splot trovatene il centro e la FWHM.
Verificate la bonta' del vostro risultato.
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