TRAITEMENT DES IMAGES DE SPECTRES D`ETOILES Rappels

TRAITEMENT DES IMAGES DE SPECTRES D’ETOILES
Rappels :
Les spectres d’étoiles ont été acquis avec :
-une lunette astronomique ED80
-un appareil réflex numérique monté sur le tube porte-oculaire
-un réseau STAR ANALYSER fixé sur l’appareil réflex numérique :
c’est le réseau qui disperse la lumière émise par l’étoile en fonction des couleurs ( longueurs d’ondes) , du violet vers
le rouge.
Voici par exemple le spectre de l’étoile Capella dans la constellation du Cocher :
L’image a été coupée pour ne garder que la partie intéressante c'est-à-dire celle du spectre de l’étoile.
Effectivement, l’image originale est de très grandes dimensions : 3888 pixels sur 2592 pixels.
PREMIERE PHASE DE TRAITEMENT DES SPECTRES AVEC LE LOGICIEL IRIS :
1-Le prétraitement des images de spectres :
Il s’agit de supprimer tous les défauts de l’image qui pourraient détériorer la qualité du spectre de l’étoile.
Ces défauts proviennent :
A/de l’électronique de l’appareil photo :
bruit ( parasites) électronique de lecture des images
 image d’offset ( om )à soustraire pour éliminer ce défaut.
bruit thermique ( même dans l’obscurité la plus totale, des pixels chauds très lumineux existent)
 image de dark (dm) à soustraire pour éliminer ce défaut.
B/des salissures sur l’objectif de la lunette, sur le réseau et sur le capteur de l’appareil photo :
elles peuvent en effet atténuer la netteté de l’image du spectre.
 Image de plage de lumière uniforme pour éliminer ce défaut ( plum) ( mur blanc ou écran spécial
qui produit un éclairage uniforme photographié avec le même montage optique que lors de la
prise de vue des images de spectres).
Lorsque ces trois images ont été utilisées pour éliminer les défauts des images de spectre, on obtient des images
dites prétraitées.
Image d’offset : om.fit
Image dark : dm.fit
Image en plage de lumière uniforme : plum.fit
2-Registration des images de spectres prétraités :
Le verbe registrer signifie éliminer les décalages, réaligner.
Par exemple, sur les 11 images du spectre de l’étoile Capella, on peut constater que l’image de l’étoile Capella se
décale très légèrement entre deux prises de vue :
Les valeurs de x et y (coordonnées de
l’étoile) changent d’une image de
spectre à l’autre.
Pourquoi faut-il éliminer ces décalages ? parce qu’ensuite, pour améliorer la qualité de l’image du spectre, on va
additionner les images des spectres. Si les images des spectres sont décalées les unes par rapport aux autres, les
superposer n’apportera aucune amélioration sur la qualité de l’image finale obtenue.
Méthode pour registrer les images de spectres prétraités :
 Il faut ouvrir une des images prétraitées
 Dessiner à l’aide de la souris un petit carré autour de l’image de l’étoile
 Sélectionner l’onglet Traitement et dans le menu déroulant choisir Registration stellaire.
 Dans la fenêtre flottante Registration stellaire, renseigner dans le premier rectangle le nom de la série
d’images de spectre prétraité ( ici, cap-pretr-crop- ) à réaligner et dans le rectangle du dessous le nom de
la série d’images réalignées (ici reg-). Dans le troisième petit carré au-dessous, il faut indiquer le nombre
d’images de la série à réaligner ( remplacer 0 par défaut par 11 le nombre d’images dans ce cas précis).
Enfin cliquer su OK pour lancer la procédure de réalignement (ou registration).
(voir image ci-dessous)
3-Addition ( superposition) des images de spectre :
Pour additionner les images de la séquence registrée, il suffit de sélectionner l’onglet Traitement et de choisir dans
le menu déroulant Addition d’une séquence. (voir image ci-dessous)
 Il faut noter dans le rectangle du haut le nom de la séquence d’images registrées ( ici reg- )
 Ne pas oublier de spécifier le nombre d’images à additionner dans cette séquence ( ici 11).
 Puis cliquer sur OK pour lancer la procédure d’addition.
Voici le résultat de l’addition des 11 images registrées du spectre de l’étoile Capella :
Avec un seuil de visualisation haut de 1000, l’image obtenue par addition donne une image du spectre de
l’étoile beaucoup plus lumineuse que pour une seule image du spectre. Il suffit alors de réajuster la valeur
du seuil haut de visualisation à la hausse pour à nouveau voir apparaître les détails du
spectre :
Quand on est arrivé à ce stade, il faut surtout penser à sauvegarder l’image obtenue :
Cliquez sur l’icône ligne de commande
Tapez : > save capella-11add ( toujours commencer la ligne de commande par > )
où save signifie sauvegarder et capella-11add est le nom de l’image sauvegardée.
4- Réorientation de l’image du spectre :
Sur l’image ci-dessous, on constate que la direction d’étalement du spectre n’est pas parallèle aux bords
horizontaux de l’image. Or il le faudrait afin d’exploiter correctement l’image du spectre par la suite.
Méthode pour réorienter l’image du spectre :
1ère étape : trouver la valeur de l’angle.
 Dessiner avec la souris un rectangle assez large comme sur l’image ci-dessous.
 Dans la fenêtre de ligne de commande, taper : > L_ori et tapez sur la touche entrer.
 Dans la fenêtre Sortie, s’affiche la valeur de l’angle dont il faut faire pivoter l’image du spectre
pour que l’étalement du spectre soit parallèle aux bords horizontaux. Ici, l’angle vaut -5,810°.
2ème étape : faire pivoter l’image du spectre.
 Sélectionner l’onglet Spectro.
 Dans le menu déroulant, choisir Tilt d’un spectre2D.
Une fenêtre flottante s’affiche : (voir ci-dessous)
Dans la fenêtre flottante :
 la valeur de l’angle à noter est celle trouvée à la précédente étape.(ici -5,810°)
 la valeur du pivot ( il faut une ligne horizontale de référence repérée par son abscisse X par rapport à
laquelle faire pivoter le spectre) : il suffit de cliquer approximativement au milieu su spectre et
l’abscisse X du pivot apparaît dan la fenêtre Sortie. Il n’y a plus qu’à la recopier.( ici 830)
 Cliquer sur OK et le spectre réorienté s’affiche.( voir ci-dessous)
 Enfin, comme toujours, ne pas oublier de sauver l’image obtenue.
Dans la fenêtre de ligne de commande, taper :> save capella-11add-tilt par exemple.
BONUS :
A ce stade, l’image finale du spectre de l’étoile Capella (capella-11add-tilt) est prête à être exploitée pour
obtenir ce que l’on appelle le profil spectral de l’étoile. Le logiciel ISIS le fait beaucoup mieux que le logiciel
IRIS, mais si on est impatient, on peut dans IRIS obtenir le profil spectral de notre étoile assez facilement.
1ère étape :
Convertir le spectre 2D ( c'est-à-dire l’image) en un spectre 1D.
Quelle est la différence entre spectre 2D et spectre 1D ?
Le spectre 1D est obtenu à partir du spectre 2D en faisant la somme des
intensités des pixels colonne par colonne.
C’est d’ailleurs pour cette raison qu’il faut absolument réorienter le spectre parallèlement aux bords
horizontaux de l’image.
Pour réaliser cette conversion, c’est assez simple :
 Sélectionner l’onglet Spectro
 Choisir dans le menu déroulant 2D=>1D ( addition simple)
 Les valeurs à renseigner dans la fenêtre flottante 2D=>1D (addition simple) déterminent la hauteur
de la colonne à l’intérieur de laquelle les intensités des pixels doivent être additionnées .
Ici, les intensités des pixels seront ajoutées sur chaque colonne à partir du point Y1 jusqu’au point Y2
soit une colonne de hauteur 18 pixels ( les intensités de ces 18 pixels seront additionnées)
Remarque :
Il est inutile de choisir deux points très éloignés du spectre car les intensités des pixels loin du
spectre sont proche de la valeur 0.
 Cliquer sur OK quand les valeurs de Y1 et de Y2 ont été reportées dans la fenêtre flottante.
 Observer à l’écran le résultat :
On constate qu’il ya des zones assez claires et d’autres plus sombres.
Les zones sombres correspondent à une luminosité plus faible que les zones claires.
Les zones sombres et fines correspondent aux raies d’absorption.
SPECTRE 1D de l’étoile Capella
2ème étape :
Convertir le spectre 1D en un graphe qui affiche l’intensité lumineuse de chaque colonne du spectre en
fonction de sa position en pixels.
Pour effectuer cette transformation, il suffit de taper dans la fenêtre flottante de ligne de commande :
>L_plot
Voici le résultat, sous forme de graphe qui est précisément le profil spectral de l’étoile:
Les parties du graphe présentant des zones creuses et pointues correspondent aux raies d’absorption.
(voir page suivante)