Pochodnie

[Theodorre]

Witam. Moje pytanie dotyczy pochodni znajdujących się obok plam słonecznych. Jaki przyjmują one kształt? Jak można obliczyć ich pole na słońcu?

[MateuszW]

To takie nieregularne, jasne włókna. Tak wyglądają na moich przykładowych zdjęciach z WL i Ha:

Raczej trudno będzie policzyć ich pole, bo nie mają dobrze określonych krawędzi. Trzebaby jakoś mozolnie zliczać piksele na zdjęciu, a potem ze skali zdjęcia i rozmiarów Słońca można to przeliczyć na km^2.

Można spróbować jakiejś mocnej obróbki obrazu, żeby pozostały tylko pochodnie. Spróbowałem coś takiego zrobić, ale niestety trudno jest je wyodrębnić, bo nie wyróżniają się wystarczająco mocno (za mały kontrast), także mi się nie udało. Na Ha powinno być łatwiej.

 

A w sumie najlepszy będzie CaK, ale takim pasmem nie dysponuję. Tam pochodnie są bardzo kontrastowe.

Edytowane 1 Listopada 2015 przez MateuszW

[Theodorre]

Właśnie o to.chodzi.. Bardzo mozolna praca. Jest jakaś inna metoda? Nie sądzę aby istniały wzory,ale matematycznie jakaś.wskazówka jakby to.dało.rade?

[Krawat]

Ja bym to zrobił tak:

 

-liczymy jakie pole przypada na jeden piksel (z konfiguracji sprzętu)

-progujemy zdjęcie- dobór progu eksperymentalny- tak, aby zostały tylko pochodnie. Zdjęcie robi się czarne, zostają tylko białe plamy w miejscach gdzie były pochodne

-liczymy ile pikseli jest białych w jakimś programie

-mnożymy ilość pikseli białych przez powierzchnię pojedynczego piksela i mamy pole

 

Metoda jest oczywiście niesamowicie niedokładna, bo wszystko zależy od doboru progu, no i dodatkowo piksel na środku Słońca zajmie mniejszą powierzchnię niż na krawędzi z powodu skrótu perspektywicznego (Słońce jest przecież kulą), ale do oszacowania zgrubnego powinno dać radę.

 

Radek

 

EDIT: wrzucam sprogowane zdjęcie z posta wyżej. Pierwsze (próg 139) jest wciąż zbyt jasne, drugie (169) już całkiem ładnie sprogowane. Problemem jest pociemnienie brzegowe Słońca- musiałbyś fragmentami progować, tam gdzie są pochodnie. Dodatkowo można by np. usuwać pojedyncze białe piksele niezwiązane z pochodniami.

[MateuszW]

Aby pozbyć się pociemnienia brzegowego można użyć wyrównywania tła znanego z obróbki zdjęć DSowych (tutorial do PixInsight można znaleźć). Można też spróbować jakoś rozmyć nieco obraz, aby pozbyć się tych małych kropek, które nie są pochodniami.

[Miszuda]

Kształtu nie przewidzisz. Pochodnie to pojaśnienia w dolnej chromosferze, które mówią nam o wychodzącym polu. Zawsze są najpierw pochodnie, a później dopiero plamy.

 

[panasmaras]

Metoda jest oczywiście niesamowicie niedokładna, bo wszystko zależy od doboru progu, no i dodatkowo piksel na środku Słońca zajmie mniejszą powierzchnię niż na krawędzi z powodu skrótu perspektywicznego (Słońce jest przecież kulą), ale do oszacowania zgrubnego powinno dać radę.

 

 

Godząc się na pewne uproszczenie w postaci doboru progu, na mój chłopski rozum wydaje się, że można zredukować błąd wynikający ze skrótu perspektywicznego - nakładając siatkę południków i równoleżników na obraz Słońca i przeliczając ile procent danego sektora zajmuje konkretna pochodnia (lub jej fragment). Następnie wystarczyłoby przełożyć to na procentowy udział w widocznej powierzchni Słońca, co z kolei łatwo możnaby było przeliczyć na kilometry kwadratowe.

Oczywiście należałoby też uwzględnić różną wielkość "sektorów" w zależności od położenia bliżej/dalej równika słonecznego. I oczywiście, im dokładniejsza siatka, tym dokładniejszy wynik.

Niemniej, dałoby się to zrobić.

[Behlur_Olderys]

A co, gdyby "progowania" dokonać w dziedzinie częstotliwości, a nie przestrzeni?
Należałoby spróbować, moim zdaniem, sprawdzić, jaką długość fali mają wspomniane pochodnie - skoro mają inny kolor, to na pewno też inna temperatura, więc inna długość fali.

Jako bądź co bądź informatyk, spróbowałbym "przefiltrować" widmo światła ze słońca i "wyciągnąć" składową charakterystyczną dla pochodni (podobno są chromosferyczne i fotosferyczne, nie wiem, czy ma to znaczenie w zadaniu). Następnie być może jakoś interpolować pozostałe składowe, czy też ekstrapolować wyniki dla pochodni na całą tarczę i ze stosunku intensywności obliczyć stosunek pól.

Niestety, moja wiedza dotycząca atmosfery gwiazdy jest praktycznie żadna, więc może się okazać, że z jakichś względów to podejście jest z góry skazane na niepowodzenia, ale próbowałem!

Pozdrawiam!

 

EDITED:
Alternatywnie, bo widzę, że są tu promowane podejścia "przestrzenne":
Najłatwiej piksele zliczyć wykonując histogram zdjęcia słońca. Jaśniejsze piksele na pewno utworzą łatwo rozróżnialny pik w okolicy koloru odpowiadającego kolorowi pochodni. Stosunek pola zajmowanego przez pochodnie do pola całego słońca odczytujemy praktycznie wprost z histogramu!
Oczywiście dokładność zależy od precyzji "wycięcia" określonego koloru, ale, moim zdaniem, i tak lepiej wycinać kolory na histogramie, niż piksele na zdjęciu.

 

EDITED 2:
Po krótkim sprawdzeniu na przykładowym zdjęciu (pierwsze lepsze z internetów) oraz darmowym programie IrfanView dostałem bardzo ciekawe wyniki, więc wydaje mi się, że ta metoda jest bardzo kusząca

Edytowane 3 Listopada 2015 przez Behlur_Olderys

[Krawat]

Mówiąc o filtracji w dziedzinie częstotliwości, masz na myśli np. przekształcenie obrazu transformatą Fouriera, nałożenie maski na widmo i odwrotną transformatę Fouriera?

Rozumiem, że znając częstotliwość światła emitowaną przez pochodnie, możemy nałożyć na widmo obrazu maskę w postaci okręgu odpowiadającego tej częstotliwości, a resztę wyczernić i zrobić transformatę odwrotną, i to zadziała? Bo to chyba trochę "zniszczy" nam też resztę obrazu? Tzn sam obraz pochodni?

 

Może coś kręcę od samego początku, a specem od przetwarzania sygnałów nie jestem (używałem transformaty Fouriera tylko kilka razy, w tym do odnajdywania krawędzi i rozmywania obrazu). Chyba że w ogóle o Fouriera Ci nie chodzi, to przepraszam.

[szuu]

Mówiąc o filtracji w dziedzinie częstotliwości, masz na myśli np. przekształcenie obrazu transformatą Fouriera

 

raczej o "analogowe" filtrowanie obrazu słońca (przepuszczanie tylko wybranych częstotliwości fal świetlnych) przed jego rejestracją. po wczytaniu do komputera jest już na to za późno!

[Behlur_Olderys]

To zależy, czy mówimy o obróbce zdjęcia, czy bezpośrednio obrazu np. z teleskopu.

W pierwszym wypadku raczej chodzi mi o histogram (jak już pisałem, pierwsze próby w tym kierunku okazały się - moim zdaniem - bardzo obiecujące)

W drugim przypadku chodziłoby mi o "najzwyklejszą" spektrometrię. Nie do końca znam ograniczenia, jakie nałożone są na to tytułowe zapytanie.
Kolejna kwestia to dokładność takich pomiarów.

O ile histogram byłby rozwiązaniem dość prostym, to osiągnięta dokładność pomiaru byłaby równa dokładności oddzielenia kolorów od siebie: przy zgrubnej regulacji nasycenia kolorów pewnie dałoby się wydzielić dość dobrze piksele plam, tarczy i pochodni. Dodatkowym czynnikiem limitującym dokładność jest liczba pikseli, ale przy dostatecznie dużej rozdzielczości problem jest marginalny - miliony pikseli policzone co do jednego, to bardzo dokładna metoda.

Co do spektrometrii, to po pierwsze jest to praktycznie niewykonalne bez specjalistycznego sprzętu. Po drugie, wspomniana filtracja w dziedzinie częstotliwości musiałaby się opierać o splot widma z zakładanym rozkładem emisji samych pochodni, a to już może być skomplikowane, chyba że pochodnie mają bardzo wydzielone pasmo emisji, łatwo odróżnialne od reszty. Po trzecie, trudno mi powiedzieć, jaki stosunek intensywności mógłby łatwo dać się przeliczyć na stosunek pól pochodni do reszty. Tutaj jestem zupełnie bezradny. Wydaje się jednak, że przy sprzyjających warunkach i odpowiedniej, rygorystycznej metodyce, wyniki byłyby bardzo dokładne.

Domyślam się, że ta druga metoda ma większy sens fizyczny czy też wartość naukową, bo daje nam bardzo dużo informacji, ale wydaje się, że napotykane problemy w porównaniu do metody z histogramem całkowicie - moim zdaniem - dyskwalifikują ją do zastosowań, jak domyślam się, wyłącznie ilościowych.

Pozdrawiam!

[Miszuda]

To zależy, czy mówimy o obróbce zdjęcia, czy bezpośrednio obrazu np. z teleskopu.

W pierwszym wypadku raczej chodzi mi o histogram (jak już pisałem, pierwsze próby w tym kierunku okazały się - moim zdaniem - bardzo obiecujące)

W drugim przypadku chodziłoby mi o "najzwyklejszą" spektrometrię. Nie do końca znam ograniczenia, jakie nałożone są na to tytułowe zapytanie.

Kolejna kwestia to dokładność takich pomiarów.

O ile histogram byłby rozwiązaniem dość prostym, to osiągnięta dokładność pomiaru byłaby równa dokładności oddzielenia kolorów od siebie: przy zgrubnej regulacji nasycenia kolorów pewnie dałoby się wydzielić dość dobrze piksele plam, tarczy i pochodni. Dodatkowym czynnikiem limitującym dokładność jest liczba pikseli, ale przy dostatecznie dużej rozdzielczości problem jest marginalny - miliony pikseli policzone co do jednego, to bardzo dokładna metoda.

Co do spektrometrii, to po pierwsze jest to praktycznie niewykonalne bez specjalistycznego sprzętu. Po drugie, wspomniana filtracja w dziedzinie częstotliwości musiałaby się opierać o splot widma z zakładanym rozkładem emisji samych pochodni, a to już może być skomplikowane, chyba że pochodnie mają bardzo wydzielone pasmo emisji, łatwo odróżnialne od reszty. Po trzecie, trudno mi powiedzieć, jaki stosunek intensywności mógłby łatwo dać się przeliczyć na stosunek pól pochodni do reszty. Tutaj jestem zupełnie bezradny. Wydaje się jednak, że przy sprzyjających warunkach i odpowiedniej, rygorystycznej metodyce, wyniki byłyby bardzo dokładne.

Domyślam się, że ta druga metoda ma większy sens fizyczny czy też wartość naukową, bo daje nam bardzo dużo informacji, ale wydaje się, że napotykane problemy w porównaniu do metody z histogramem całkowicie - moim zdaniem - dyskwalifikują ją do zastosowań, jak domyślam się, wyłącznie ilościowych.

Pozdrawiam!

 

 

Masz bardzo dobry pomysł. Ale jak każdy pomysł, ma swoje ograniczenia. Po pierwsze, w jaki sposób uzyskać splot widma z rozkładem? Sam rozkład policzyć się da, splot teoretycznie też, ale nigdy bez widma! Tym bardziej, że same pochodnie mają różne widma. Wydaje mi się, że nie tędy droga. A na pewno nie bez jednoczesnego wsparcia obserwacjami spektroskopowymi.

 

Za to sam pomysł z histogramem jest bardzo dobry. I nawet można już na początku założyć pewne rzeczy:

Na początku jeżeli mowa o obrazach wykonanych w świetle białym, mowa tylko o pochodniach fotosferycznych:

-Tylko na obszarze pociemnienia brzegowego. Na środku tarczy intensywność promieniowania jest zbyt duża, i często nie jesteśmy w stanie obserwować pochodni. Wtedy można pokusić się o wycięcie środka tarczy, wydobyć jasne obszary od ciemniejszych przez kontrast, i dopiero wtedy zliczać histogramem. Powinny się pojawić istotne różnice w jasności.

- W irisie istnieje funkcja kompensacji pociemnienia brzegowego. Wtedy możemy się pokusić o pozostawienie centrum tarczy. Dalej zabawa wygląda analogicznie do pkt. wyżej.

 

Albo, jak według mnie najlepiej, przyjąć to, co przeważnie się przyjmuje, że pole pochodni jest około 2 razy większe od pola plamy z nią stowarzyszonej.

[MateuszW]

Ta dyskusja jest bardzo ciekawa i niech toczy się dalej, jednak chciałbym, żeby każdy (łącznie z autorem wątku) miał świadomość, że w tym zadaniu, które autor chce rozwiązać (nr 5 - http://www.planetarium.edu.pl/59/Druga_seria_59_OA.pdf )nie trzeba analizować żadnego zdjęcia! To zadanie czysto teoretyczne i nawet wiem, jak je zrobić (jest dość łatwe). Swoją drogą, ciekawe, czy w zadaniu też wyjdzie, że pole pochodni jest ok 2x większe, niż plam? To by oznaczało, że tak proste założenia dobrze opisują rzeczywistość.

 

Co do naszej dyskusji. Ze zrobionego zdjęcia (takiego, jak moje) nie da się wyciągnąć żadnej informacji o częstotliwości. Transformata fouriera, którą proponuje Krawat chyba nie ma sensu w tym wypadku, bo jak rozumiem, ona wykryje jakieś częstotliwości w rozmieszczeniu jasności obrazu (czyli jakby na zdjęciu były np równe pasy, to wykryje, jaki jest miedzy nimi odstęp), a nie wykryje częstotliwości barw składających się na każdy piksel (bo takiej informacji nie ma na zdjęciu!). Jedynie zdjęcie ze spektroskopu dałoby nam możliwość wydzielenia odpowiednich częstotliwości i pomiaru intensywności świecenia, ale po pierwsze jak Miszuda wspomniał, widma pochodni są różne, po drugie zapewne mocno nachodzą na widmo reszty Słońca, a po trzecie trzeba by było przeprowadzić "skanowanie" całego Słońca spektroskopem, który mierzy widmo w jakimś punkcie (wzdłuż prostej?).

Edytowane 3 Listopada 2015 przez MateuszW

[Miszuda]

Ta dyskusja jest bardzo ciekawa i niech toczy się dalej, jednak chciałbym, żeby każdy (łącznie z autorem wątku) miał świadomość, że w tym zadaniu, które autor chce rozwiązać (nr 5 - http://www.planetarium.edu.pl/59/Druga_seria_59_OA.pdf)nie trzeba analizować żadnego zdjęcia! To zadanie czysto teoretyczne i nawet wiem, jak je zrobić (jest dość łatwe). Swoją drogą, ciekawe, czy w zadaniu też wyjdzie, że pole pochodni jest ok 2x większe, niż plam? To by oznaczało, że tak proste założenia dobrze opisują rzeczywistość.

 

Co do naszej dyskusji. Ze zrobionego zdjęcia (takiego, jak moje) nie da się wyciągnąć żadnej informacji o częstotliwości. Transformata fouriera, którą proponuje Krawat chyba nie ma sensu w tym wypadku, bo jak rozumiem, ona wykryje jakieś częstotliwości w rozmieszczeniu jasności obrazu (czyli jakby na zdjęciu były np równe pasy, to wykryje, jaki jest miedzy nimi odstęp), a nie wykryje częstotliwości barw składających się na każdy piksel (bo takiej informacji nie ma na zdjęciu!). Jedynie zdjęcie ze spektroskopu dałoby nam możliwość wydzielenia odpowiednich częstotliwości i pomiaru intensywności świecenia, ale po pierwsze jak Miszuda wspomniał, widma pochodni są różne, po drugie zapewne mocno nachodzą na widmo reszty Słońca, a po trzecie trzeba by było przeprowadzić "skanowanie" całego Słońca spektroskopem, który mierzy widmo w jakimś punkcie (wzdłuż prostej?).

 

Tak, najczęściej skanuje się pionowymi pasami

Swoją drogą link do zadania nie działa, a szkoda. Chciałbym je rozwiązać. Czy możesz podesłać w jakiejś innej formie?

 

Ok, mam Nawias się dopałętał do linku:)

Edytowane 3 Listopada 2015 przez Miszuda

[Krawat]

Transformata fouriera, którą proponuje Krawat chyba nie ma sensu w tym wypadku, bo jak rozumiem, ona wykryje jakieś częstotliwości w rozmieszczeniu jasności obrazu (czyli jakby na zdjęciu były np równe pasy, to wykryje, jaki jest miedzy nimi odstęp), a nie wykryje częstotliwości barw składających się na każdy piksel

Dokładnie o to mi chodziło w moich wątpliwościach, dobrze ująłeś to w słowa.

 

Co do wątku, to faktycznie popłynął trochę w innym kierunku, bo nie było dokładnie doprecyzowane o co chodzi autorowi.

 

Korzystając z okazji, proszę, aby ograniczyć dyskusję na temat zadań konkursowych, a w szczególności szczegółowych sposobów ich rozwiązania, do czasu zakończenia aktualnego etapu konkursu.

Małe wskazówki oczywiście mogą być tylko żeby komuś nie przyszło na myśl rozpisywać dokładnie- to jest też w interesie autora, ale myślę że forumowicze to rozumieją

 

 

 

Swoją drogą link do zadania nie działa, a szkoda. Chciałbym je rozwiązać. Czy możesz podesłać w jakiejś innej formie?

W linku, który podał Mateusz, wkradł się nawias na końcu- ")". Usuń go z linku, to zadziała

[Miszuda]

Powiem tyle: bardzo przyjemne zadanie, wymagające skończonego czasu poświęconego na liczenie

Powodzenia!

[Behlur_Olderys]

Ojej, dopiero jak zobaczyłem treść zadania to zrozumiałem, jak bardzo niepotrzebne są te wszystkie obliczenia
Rozwiązanie leży zupełnie gdzie indziej i, jak ktoś zresztą słusznie stwierdził, jest teoretyczne, czysto rachunkowe, i stosunkowo proste.

Trzeba tylko przeczytać uważnie treść

[MateuszW]

Korzystając z okazji, proszę, aby ograniczyć dyskusję na temat zadań konkursowych, a w szczególności szczegółowych sposobów ich rozwiązania, do czasu zakończenia aktualnego etapu konkursu.

Małe wskazówki oczywiście mogą być tylko żeby komuś nie przyszło na myśl rozpisywać dokładnie- to jest też w interesie autora, ale myślę że forumowicze to rozumieją

Masz oczywistą rację, ja zawsze staram się tego przestrzegać. Tym bardziej, że sam brałem udział w olimpiadzie i wiem, że jak sam nie rozwiążesz zadań na I etap, to nie masz co iść na drugi Na razie tylko zamieszaliśmy autorowi i nieco rozszerzyliśmy zagadnienie

[Theodorre]

Bardzo dziękuję za dużo cennych wskazówek i informacji których bym się nawet nie spodziewał dostać. W żadnym wypadku nie proszę o rozwiązania zadania

[Theodorre]

Pojawił się dylemat u mnie,dość prozaiczny,ale jednak. Czy robiąc to zadanie skoro wiem ze mam traktować słońce jako "kolo " we wzorze na moc promieniowania powinienem użyć zamiast 4PIr^2 poprostu wzoru na pole koła? Z definicji ten wzór określa energię wypromieniowaną przez pole powierzchni gwiazdy. Stąd mój dylemat. Z góry dziękuję za pomoc

[Miszuda]

Jeżeli rozważamy geometrię sferyczną, to mamy wzór na pole sfery. Jeżeli płaska, to wzór na pole koła. A w przypadku tego zadania, mamy rzut sfery na nieboskłon, czyli zaniedbujemy 3-cu wymiar.

 

Wysłane z mojego GT-I9505 przy użyciu Tapatalka

[Theodorre]

Dziękuję bardzo za pomoc. Czyli jednak pole koła

[Miszuda]

Wybacz, że nie jest trochę łatwiej i bardziej przejrzyście. Byłoby, ale wiadomo, regulamin Jeśli będziesz miał jakieś pytania do zadań ale PO KONKURSIE, to zapraszam.

[Theodorre]

Możliwa jest sytuacja w której wychodzi mi wynik ze powierzchnia plam stanowi 0,3 powierzchni słońca?

[MateuszW]

Tzn 30%? Na prawdziwym Słońcu nigdy tyle nie było i generalnie to wartość za duża o co najmniej rząd wielkości. Sam możesz się przekonać, jak to wygląda: http://www.spaceweather.com/. Z lewej masz aktualne zdjęcie Słońca, z z prawej możesz wybrać datę i wyświetlić zdjęcia archiwalne. Obszar plam waha się w znacznym zakresie, ale tak dużo ich nigdy nie ma. Myślę, że nawet uproszczone założenia w zadaniu powinny zapewnić wynik bardziej rozsądny.