Transcript Pengolahan Data (Fotometri) Astronomi
Proses Pengolahan Data (Fotometri) Astronomi
Kuliah AS3100 Lab. Astronomi Dasar I Prodi Astronomi 2006/2007
Operasi:
´
+ -
X
Pengurangan
Y
Boolean
Z
Proses Citra Lab. Astronomi
Operasi Penjumlahan
Efek operasi aljabar citra ( X op Y=Z )
Efek
Z
= jumlah nilai kecerlangan tiap piksel dalam
X
dan
Y
. Jika
Y
skalar >0,
Z
adalah citra
X
yang diperterang Penggunaan Normalisasi kecerlangan Pengurangan
Z
= beda nilai kecerlangan tiap piksel dalam
X
dan
Y
. Jika
Y
skalar <0,
Z
adalah citra
X
yang dipergelap Perbedaan citra Perkalian Pembagian
Z
merupakan perkalian nilai kecerlangan tiap piksel dalam
X
dan
Y
. Jika
Y
skalar, kecerlangan
Z
berbanding langsung dengan
X
oleh nilai
Y
Kalibrasi kecerlangan
Z
merupakan penskalaan nilai kecerlangan tiap piksel dalam
X
oleh tiap piksel dalam
Y
. Jika
Y
skalar, nilai kecerlangan
Z
berbanding terbalik dengan
X
oleh nilai
Y
Normalisasi kecerlangan Proses Citra Lab. Astronomi
Proses citra astronomi
Tiga area proses citra astronomi:
Kalibrasi
: Proses untuk menghasilkan rekaman murni intensitas cahaya
Analisis
: Upaya mengekstrak sebanyak mungkin data dari citra yang dikalibrasi
Pengubahan
: Upaya mengungkapkan seluruh informasi yang dapat dilihat Citra di ｇ ital astronomi dari pengamatan: Citra obyek langit (O) yang diambil dalam waktu eksposur
t
detik Kalibrator: Citra bias (B), Citra gelap (D), Citra medan datar (FF)
Citra bias
: Citra tanpa penyinaran luar yang diambil dengan waktu eksposur 0 detik
Citra gelap
: Citra tanpa penyinaran dari luar yang diambil dengan waktu eksposur
t
detik
Citra medan datar
: Citra yang diambil
O
(
B
)
D
(
B
)
F
B
Bias (0 sec) Dark 3 sec Dark 20 sec Dark 30 sec
Ilustrasi pra-proses citra
Citra mentah Dark Flat Citra bersih
Profil citra Penentuan pusat posisi obyek dalam citra Proses Citra Lab. Astronomi
Signal-to-noise ratio
(Gray 1992, Honeycutt 1993)
q
( ): Efisiensi kuantum
N
s ,
N
b : Jumlah foton dari bintang dan langit latar belakang : - ketidakpastian penentuan langit - jumlah piksel yang ditempati bintang & langit latar belakang.
R
:
read-out noise
(rms) [
N
d :
dark current
;
N
sc :
scintillation noise
diabaikan]
S N
qN S t
(
qN b t qN S t
(
qN SC t
) 2
N S N b
pix
1
n pix n b
4 4
D
2
m
Δ m
D
2
m
Δ m
m m
10 0 .
4 (
m
*
k
F
(
z
)) 4
d
2 10 0 .
4
m sky
N d t
R
2 )
Pengolahan Citra
Citra yang direkam oleh kamera CCD adalah : Citra bias, B(x,y) : citra CCD yang mengandung nilai karakteristik yang dimiliki tiap piksel. Masih terdapatnya sejumlah elektron walaupun piksel sudah dibaca dan tidak disinari.
Citra termal, T(x,y) : citra CCD yang mengandung derau termal.
Citra gelap (dark), D(x,y) : citra CCD yang diperoleh tanpa melakukan pencahayaan. Waktu integrasi sama dengan waktu integrasi untuk citra mentah (objek). Citra gelap mengandung citra bias dan citra termal.
Citra medan datar, F(x,y) : citra CCD yang diperoleh dengan mencahayai chip CCD dengan sumber cahaya yang uniform.
Citra mentah, R(x,y) : citra CCD yang merekam objek yang diamati.
Pra proses citra
1.
Debiasing R(x,y) - B(x,y) 2.
Pengurangan citra gelap R(x,y) - median(D(x,y)) = Rd(x,y); 3.
Flat fielding Rd(x,y) / median(F(x,y)) Citra tereduksi
Fotometri bukaan
Salah satu metoda pengolahan citra tereduksi dengan menggunakan tiga buah cincin digital untuk mengukur kecerlangan objek Tahapan : 1.
2.
4.
Penentuan titik pusat bintang Penentuan nilai rata-rata kecerlangan langit latar belakang I sky
Penjumlahan intensitas total bintang I (setelah dikurangi I sky )
Hitung besar magnitudo (instrumen) bintang pada suatu filter (rentang panjang gelombang)
m
C
2
,
5
log I
Ambil C = 23,5 atau C = 25,0 Bersama-sama informasi waktu (HA) akan digunakan untuk menghitung koefisien ekstingsi atmosfer Bumi.
Bintang Tunggal atau Gugus
Kemudahan menggunakan objek berupa bintang tunggal: Mudah mengidentifikasi objek Keuntungan menggunakan objek berupa
field star
: Penggunaan waktu yang relatif lebih sedikit.
Keuntungan menggunakan objek berupa bintang bintang pada gugus terbuka: Pada satu saat bersamaan dapat diperoleh informasi bintang pada berbagai kelas spektrum dan luminositas Ekstingsi materi antar bintang dapat ditentukan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Langkah Pengamatan (1)
Pencocokan jam: LST Komputer (UT) Set temperatur CCD ( maks –45 ° C dari ambient temp.) Ambil citra bias Pasang filter (Johnson B,V,R,I) Cocokan orientasi dari chart terhadap orientasi di teleskop. Beri catatan daerah pada chart bila objek yang diambil berupa gugus terbuka.
Rentang sudut jam pengamatan : -3 < HA < 3 Ambil citra objek sebanyak 3 kali. Ambil citra gelap setiap sebelum dan sesudah pengambilan objek. (untuk satu filter tertentu)
Langkah Pengamatan (2)
9.
10.
11.
12.
13.
Ulangi langkah 7 setiap dilakukan penggantian filter hingga semua filter dipergunakan.
Bila menggunakan objek bintang tunggal, maka ikuti bintang dari timur sampai ke meridian atau dari meridian sampai ke barat.
Bila menggunakan objek berupa
field star
, maka pengamatan dilakukan untuk sejumlah bintang yang memiliki posisi jarak zenith yang berbeda-beda.
Pengamatan diakhiri dengan mengambil kembali citra bias.
Citra medan datar dari tiap filter dapat diambil di luar jadwal pengamatan
Citra hasil pengamatan NGC 6405 filter : Str.y t= 60 detik Citra dark, D(x,y) Citra obyek (
field star
), R(x,y)
Citra hasil pengamatan NGC 6405 Citra medan datar (
sky-flat),
F(x,y) Citra R(x,y)-D(x,y) = Rd(x,y)
Citra hasil pengamatan NGC 6405 Citra Rd(x,y) / F(x,y) = Citra tereduksi.
Fotometri bukaan dengan menggunakan aplikasi IRIS Pendefinisian ketiga cincin dan pemberian besar konstanta.
Fotometri bukaan dengan menggunakan aplikasi IRIS Magnitudo(instrumen) bintang yang diperoleh.
I
i
j I ij n
I sky
Intensitas Total
j
syarat
i b
: ,
i
= integer,
r
2
x
a
2
j
b
r
x
2
j
= integer dengan
a
= absis titik pusat bintang (pusat bukaan).
b
= ordinat titik pusat bintang (pusat bukaan).
r
= jari-jari cincin.
I ij n
= intensitas piksel pada koordinat (
i,j
).
= jumlah piksel di dalam cincin 1 .r
2 .
I sky
= rata-rata
count
langit latar belakang.
Batas-batas syarat untuk persamaan di atas diperlihatkan pada gambar