Algoritmy pro rozpoznávání hvězd z digitálních obr

Jiří Rošický · #1

Dobrý den,

existují algoritmy (případně software), které dovedou rozpoznat (identifikovat) hvězdy na digitálním obrázku? Scénář použití by vypadal takto:
1. Vyfotím oblast noční oblohy. Výsledkem je obrázek HxV pixelů.
2. Obrázek zadám jako vstup do algoritmu/software.
3. Algoritmus/software mi řekne, jakou oblast oblohy jsem vyfotil. Jinými slovy, algoritmus porovná můj obrázek se svojí (kompletní) noční oblohou a pozná, kam můj výřez (obrázek) "pasuje".

Zajímá mě hlavně algoritmus (princip), který tohle dovede. Zabývám se zpracováním obrazu a data (obrázky), která "rozpoznávám" jsou velmi podobná datům (obrázkům) hvězd na noční obloze - tedy plocha posetá izolovanými body.

Děkuji,
Jiří Rošický

Honza Ebr (honza42) · #2

Neřeknu vám, jak se to dělá technicky, každopádně je to dneska "denní chleba". Pro mě je to relativně černá skříňka, ale třeba na jednom robotickém dalekohledu, do kterého trochu vrtám, který běží na RTS2 Petra Kubánka (http://rts2.org/) se prostě ani k nějakým snímků běžný "uživatel" nedostane, výstupem už jsou rovnou vypsané nalezené hvězdy, takže to určitě jde zcela autonomně, bez lidského zásahu.

Alien_MasterMynd · #3

V podstate jednoduse se to dela prahovanim a pak porovnanim s nejakym referencnim snimkem, umi to tusim SW Pixy, ale nejak se mi ho nepodarilo poradne zprovoznit. Idelane by bylo treba taky promerit zkresleni opticke soustavy a snimek prohnat inverzni transformaci toho zkresleni.

mkcz · #4

Z toho odkazu jsem se prokliknul na tohle pdf-ko:

http://lascaux.asu.cas.cz/rts2/poster.pdf

a tam se uvádí, že "...to může být jakýkoli software, který běží na UNIXu.
Oni aktuálně používají "Opera Package", vyvinutý v Madridu. Ten soft zapíše koordináty ve "World Coordinate System (WCS)" do zpracovaných obrázků. Koordináty obrázků jsou poslány k (do) "telescope driver" pro jemné doladění sledování cíle...."

Více se tam nepíše.

pu · #5

http://lear.inrialpes.fr/pubs/2004/MR04/
http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-b ... d35aa24090

jezevec · #6

Na flickr, je nieco take.

Nahras snimku a on ti to otaguje automaticky.

MilAN · #7

Tohle ale asi nikdo nehledá - k tomu nepotřebujeme žádný program.

jezevec · #8

Ale nezaznamenal som ze by tu bol spomenuty nejaky free program, isto drahy software taky je, tak aspon daco niekoho to mozno potesi Ale ak by take nieco bolo free tak super, prispejte to sem

Prazan · #9

Pokud na snímku provedeš tzv. plate solving (snímku přiřadíš souřadnice středu a jejich natočení), data stačí poskytnout tomuto atlasu
http://aladin.u-strasbg.fr/ a máš v podstatě vyhráno. Otázkou je, jak řešit zdarma plate solving. Řešili jsme to ve vlákně o barevné kalibraci snímku pomocí programu Excalibrator. Návod k Excalibratoru ti pomůže i s tím, jak z atlasu Aladin vydolovat tebou požadovaná data.

janek950 · #10

3. Algoritmus/software mi řekne, jakou oblast oblohy jsem vyfotil. Jinými slovy, algoritmus porovná můj obrázek se svojí (kompletní) noční oblohou a pozná, kam můj výřez (obrázek) "pasuje".Tohle jsou ale dva kroky. Jednak se musí ze snímku určit pixelové souřadnice objektů (tzn. i najít co vlastně jsou na snímku žádané objekty) a druhak toto potom zkorelovat s vybranými katalogy (zpravidla na základě podobnosti trojúhelníků).

Pokud chcete pouze pasívně využít možnosti automatického rozpoznání snímku, zkuste http://astrometry.net

Pokud chcete sám něco tvořit, musíte do toho proniknout. Stručně třeba ZDE. Anebo jít ke zdrojům a přečíst nějaké články - dobrý souhrn např. ZDE.

Jen pro zajímavost - metody tzv. pattern matching použité právě pro zpracování astronomických snímků byly využité třeba i pro rozeznávání žraloků.

mn

Michal Trneny · #11

Dobrý den, existují algoritmy (případně software), které dovedou rozpoznat (identifikovat) hvězdy na digitálním obrázku?
Dobrý den, kdysi mě napadlo, že si přesně takový algoritmus vytvořím. :)
Ve své bakalářce se zabývám jednoduchou analýzou obrazu pomocí strojového učení. Jen pro představu.
http://www.michaltrneny.cz/wp-content/u ... /AOPNS.pdf

Vesmírem a matematikou jsem nadšený a váš úkol se mi moc líbí. Myslím, že se do něj pustím co nevidět. Jen si to představte. Jste někde ve vesmíru, pořídíte si fotku oblohy svým mobilem a teď ho necháte, aby zjistil, kde v Galaxii se nacházíte. Toto mám prostě rád.

Ale neručím za sebe. Často se mi stane, že se nadchnu ještě i pro nějaké další věci, takže na tu původní se vykašlu. Kdyby vás to zajímalo hodně, sledujte můj web, časem se na něm může objevit i algoritmus, který řeší vaši úlohu (i když už to nebudete potřebovat nebo i když to vyřeší někdo dříve).

Jen ze zvědavosti: Jakou úlohu řešíte? Jestli to není tajemství podniku?

#12

Jenom malá poznámka, že zrovna neuronové sítě se na tuhle úlohu absolutně nehodí. Na čem bys je učil ?

A ta 3D úloha s pozicí v galaxii je nereálná. Takový katalog nemáme A jak bys to zkoušel ?

Budeš rád, pokud se ti povede slepá astrometrie libovolného úseku oblohy z našeho místa ve vesmíru.

Michal Trneny · #13

Jasně že ne neuronové sítě si teď dají pohov; to byla jen taková ukázka, co mě zajímalo, co jsem dělal a co by se mohlo hodit třeba k rozpoznání hvězdy od čehokoliv jiného (různé hvězdy na fotografiích vypadají různě a ještě k tomu mohou být na různých pozadích (mlhoviny/nemlhoviny...) ). To víte, když jsem nadšený, rád přeháním (třeba s tím určením pozice pozorovatele v Galaxii na základě snímků oblohy) a nadhodím ještě těžší (podobnou) úlohu k té původní.

A teď k tomu automatickému lokátoru hvězd. Myslím, že budu potřebovat:
1. Mít souřadnice (ra,dec) všech hvězd severní i jižní oblohy řekněme až do m.h.v. 10mag (nebo 12?).
2. Pořídit fotku nebo ruční kresbu hvězd ze zorného pole dalekohledu.
3. Zjistit ze snímku (nebo kresby), pozice středů hvězd na obrázku.
4. Spočítat vzájemné pixelové vzdálenosti hvězd (všech?) na snímku.
5. V databázi souřadnic hvězd najít ty skupiny hvězd, jejichž poměry vzájemných vzdáleností jsou co nejvíce podobné poměrům vzdáleností hvězd na snímku.
6. Přiřadit ke hvězdám na snímku souřadnice.

Snad to půjde i lépe, než hrubou silou, protože čekat na vyhodnocení porovnání 100*100 vzdáleností se 100000*100000 vzdálenostmi kvůli otagování jednoho snímku, se mi nechce.

Napadá vás, k čemu by se taková automatická lokace hvězd hodila?

Michal Trneny · #14

Budeš rád, pokud se ti povede slepá astrometrie libovolného úseku oblohy z našeho místa ve vesmíru.Co je slepá astrometrie?

#15

To znamená, že tomu algoritmu předhodíš snímek, o kterém neví vůbec nic (nezná ani přibližně polohu pole, nezná měřítko snímku, nezná natočení).

A pozor, z nekterých kamer, soustav, padá snímek navíc zrcadlově převrácený kolem jedné z os. Tohle by měl algoritmus znát, aby to nezkoušel zbytečně, protože se nedohledá (nebo to bude trvat 2x tak dlouho, když bude zkoušet obě varianty, normální a zrcadlenou).