Astronomia e Astrofotografia con Linux

a cura di Paolo Botton
creato il: 25.07.2015


Linux non è un sistema operativo estremamente flessibile e per questo non facilmente domabile e alla portata di tutti gli utenti, abituati agli OS di casa Apple o Microsoft.
La mia esperienza con questo sistema operativo è legata al solo ambito scientifico, connessa all'uso di tools affidabili e dedicati ed in genere scrivo i programmi che mi servono in Python, Perl e faccio ricorso ai meno convenzionali ma funzionali shell-scripts, laddove non esistano strumenti idonei alle mie specifiche necessità.
Chi segue queste pagine del sito avrà capito che sono praticamente poco più di un neofita dell'astroimaging e da qualche anno tento di svolgere questa attività complementare, che mi regala momenti di svago all'aria aperta, cercando strumenti gli omologhi dei programmi che ho sulla partizione Windows, ossia Pegasus, The Gimp, IRIS, DeepSkyStacker e KCCD.
Questo mio contributo vuole essere un resoconto di questa attività e, nella sua stesura, mi sono calato nei panni di un utente comune, abituato ad un sistema operativo veramente plug and play. Occorre infatti essere realisti e consapevoli che la situazione per un astrofilo che voglia lavorare sotto Linux non è lineare come la presentano spesso gli entusiasti dell'open source (quale io stesso sono).
Ciò che è valido per il mio sistema operativo Linux, non è detto lo sia anche per un altro utente. So che può sembrare strano, ma nel mondo dell'Open Source ci sono molte condizioni a contorno che non permettono la riproducibilità di determinate situazioni.
Chi non ha mai toccato con mano Linux deve sapere che questo sistema operativo è basato sulle distribuzioni. Queste possono configurarsi come una sorta di personalizzazione del sistema operativo vero e proprio (il kernel ideato da Linus Torwalds, evolutosi negli anni); rappresentano l'interfaccia utente a finestre, il livello d'astrazione che permette di operare come avviene in ambiente Microsoft OS o Mac.
Ci sono molte distro disponibili (come si usa dire in gergo), ognuna con la sua filosofia, con i propri repository (cioè i server che permettono l'aggiornamento del sistema operativo e lo scarico dei programmi) che non sempre dispongono degli stessi applicativi.
Ma non basta. Quando si installa una distribuzione, sono inserite solo le librerie principali, che permettono il funzionamento degli applicativi di base. Ogni utente, poi, ogni volta che aggiunge un programma, scarica - spesso in modo trasparente - altre librerie, che vanno ad aggiungersi a quelle già presenti.
Questo fa si che il mio sistema operativo Linux, dopo anni di utilizzo e installazione di programmi, aggiornamenti critici e quant'altro, sia dissimile da quello del mio collega Luca.
Va anche ricordato che alcune distribuzioni funzionano solo su piattaforme hardware molto spinte, con architettura multicore, schede grafiche potenti e molta RAM a disposizione, mentre altre distro sono dedicate a macchine datate, con poca RAM e microprocessori di basso profilo con architettura a core singolo.
Reperire i programmi che servono, o al limite i sorgenti e compilarli per la propria macchina e distribuzione, è da sempre un grosso ostacolo per molti, una appiglio a favore dei detrattori di Linux, anche se gli interventi sono molto più facili rispetto a qualche anno fa e gli ultimi rilasci di Ubuntu (Debian), Fedora (Red Hat), OpenSUSE - per richiamare le distro più famose e utilizzate - riescono a svolgere il compito in modo quasi trasparente all'utente, con interfacce grafiche estremamente intuitive dai nomi esotici come synaptic, yast...

Recentemente si è affacciata sulla scena Distro Astro una distribuzione Linux specifica per l'astronomia che è possibile installare sul computer (in parallelo a Windows) o avviarla come Distro Live da DVD, senza intaccare l'integrità del proprio PC, perché non si installa nulla sul disco rigido e nel contempo si possono usare o semplicemente provare programmi di libero dominio e salvare i propri risultati su chiavette USB o su cartelle create sul proprio disco rigido... Linux permette di scrivere sulle partizioni Windows senza problemi.
L'immagine ISO da copiare su un DVD di Distro Astro - Linux Distribution for Astronomy si trova al seguente indirizzo: http://www.distroastro.com.
Una volta scaricata l'immagine ISO e questa scritta sul DVD, è sufficiente effettuare il BOOT dal lettore CD/DVD anziché da HD; per fare questo occorre verificare il setup del proprio BIOS per indicare la sequenza di avvio all'accensione del PC.


Esempio di Distro Astro. Fare click sull'immagine per ingrandirla; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

Distro Astro include la libreria INDI (Instrument-Neutral Device Interface) )che fornisce le primitive di controllo per i telescopi motorizzati più diffusi come Meade, Celestron e Orion, ma integra anche il controllo delle cupole da osservatorio commerciali come quelle della Sirius Observatories, e supporta driver per la gestione dei focheggiatori, ruote porta filtro e sensori di nuvole.
Include sia il supporto per un'ampia gamma di sistemi di acquisizione come SBIG, Apogee, FLI, Starlight Xpress, sia il supporto per le più comuni webcam come Philips ToUCam, Meade DSI e LPI, Celestron NexImage.
L'accesso alle librerie INDI avviene in modo trasparente tramite i client KStars e Cartes du Ciel, che sono presenti nella distribuzione.
I planetari inclusi sono Nightshade Legacy, Stellarium, Celestia e OpenUniverse ed è in previsione l'aggiunta futura di Mitaka, un planetario 3D sviluppato dal NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan).
La combinazione di KStars, Ekos, INDI e Astrometry.net permettono la gestione di autoguida, autofocus, correzione dell'allineamento polare, dithering e riprese anche con l'ausilio di ruote porta filtri.
Il software di acquisizione è wxAstroCapture.
I software di elaborazione inclusi sono Registax, Iris e GCX.
Gli strumenti di post elaborazione sono iMerge, Gimp e ImageMagick.
Per produrre mappe celesti di qualità, Distro Astro usa PP3. Le mappe sono generate in formato TeX ma utilizza TeX Live e Ghostscript per convertirle nei formati più comuni come il PDF.
Negli strumenti per l'analisi dei dati si trovano IRAF, XImtool e SAOImage DS9, quest'ultimo compatibile con altri strumenti usati dai ricercatori, come AIPS, AIPS++, CASA, CIAO, IDL o GDL (che non sono inclusi nella distribusione).
Chi usa Python come me trova le librerie AstroPy, NumPy, PyFITS, PyWCS, VOTable, NOVAS e astrolib.coords pre installate. Il repository contiene comunque le librerie SciPy, CosmoloPy, APLPy, PyEphem e OSCAAR, che si possono installare usando apt-get.
GFortran è il compilatore Fortran in grado di eseguire anche vecchi programmi scritti per l'astronomia.
La distribuzione include anche software in grado di calcolare e predire eventi astronomici, come XEphem, Astronomy Lab 2, AstroCC Coordinate Converter, e strumenti a linea di comando, come ephem e aa.
Sulla distro c'è Meteoracle per gli sciami di meteore, GPredict per il tracciamento dei satelliti artificiali e XTide per le maree.
Where is M13? e StarPlot Viewer permettono di visualizzare la posizione di stelle e galassie in uno spazio 3D mentre Virtual Moon Atlas permette di studiare in modo molto dettagliato la superficie della Luna.

Sebbene suggerisca caldamente di provare Distro Astro, prima di lanciarsi a lavorare sotto Linux OS, per chi già si cimenta ma non ha mai pensato di usare programmi per l'astronomia o l'elaborazione di immagini, desidero trattare sinteticamente ed esclusivamente i programmi che ho utilizzato sulla mia distribuzione Linux Ubuntu 12.04 LTS o su quelle precedenti.

Se si necessita di un Atlante Celeste, un sostituto gratuito del potente Perseus è Cartes du Ciel (noto anche come Sky Chart).
Laddove non sia presente sui repository della distribuzione (gestore pacchetti), la sua istallazione va effettuata accedendo al seguente indirizzo http://www.ap-i.net/skychart/it/start.
È poi sufficiente seguire le indicazioni che, se possono apparire macchinose, sono veramente ben dettagliate ed è difficile che il processo non vada a buon fine. Una volta avviata, l'applicazione Cartes Du Ciel permette di scaricare anche tutti i database dei cataloghi e delle immagini.


GUI di Cartes du Ciel. Fare click sull'immagine per ingrandirla; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

Quando tutte le procedure saranno completate, il programma metterà a disposizione un'interfaccia utente molto potente e ricca di contenuti, milioni di stelle, galassie, oggetti del cielo profondo, i più corredati da fotografie anche ad alta risoluzione.
Il manuale d'uso semplificato, in italiano, lo trovate in PDF QUI.

Un altro interessante Atlante Celeste/Planetario, è Stellarium.
Il programma è presente da anni in tutte le distribuzioni Linux, pertanto è sufficiente aprire il gestore dei pacchetti della distribuzione che si utilizza, cercare la voce Stellarium e avviare l'installazione.
È molto facile da utilizzare e l'interfaccia ` più intuitiva di Cartes Du Ciel, il livello professionale è inferiore e non può essere usato per calcoli accurati di effemeridi o previsioni di eclissi, ma resta comunque un programma eccezionale.
Amato da chi effettua presentazioni con proiezioni di filmati perché, offre la possibilità di creare simpatiche animazioni d'effetto e permette di sovrapporre anche le figure mitologiche sugli asterismi che identificano le costellazioni; l'interfaccia offre infatti la possibilità di operare tramite scrips usando ECMAScript, in modo da non intervenire manualmente sui comandi della GUI.


GUI di Stellarium. Fare click sull'immagine per ingrandirla; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

Tra le principali caratteristiche, permette la funzione real time, ossia simula in tempo reale il moto siderale di stelle e pianeti, compresi i satelliti noti.
Possiede un catalogo con oltre 600000 stelle, informazioni dettagliate sulle stelle più luminose e la possibilità di scaricare altri cataloghi con oltre 210 milioni di stelle.
Il New General Catalogue (NGC) contiene tutti gli oggetti scoperti sino al rilascio della versione 0.11.0 e sono presenti quasi tutte le immagini fotografiche degli oggetti Messier.
È possibile simulare i fenomeni atmosferici e le nebbie all'orizzonte, così come alba e tramonto.
Da non sottovalutare, la possibilità di simulare la visione tramite un oculare specificato e la capacità di controllare i telescopi con montatura motorizzata sui due assi, grazie ai plug-in compatibili Meade LX200 e Celestron NexStar.

Per la post elaborazione cosmetica delle immagini uso da tempo The Gimp, anche sotto Windows OS.
È integrato da anni all'interno delle principali distribuzioni, pertanto con il gestore dei pacchetti è automatica la sua installazione, quando questa non è addirittura presente di default.
L'astroimager di lungo corso dirà che è ben lungi dall'essere paragonabile a Photoshop, e non a torto, diversamente Adobe non potrebbe giustificarne il prezzo; l'interfaccia è anche meno intuitiva, ma da quanto leggo nei vari articoli di stroimaging che fanno sempre riferimento al prodotto Adobe, i comandi principali li ho ritrovati tra quelli messi a disposizione del programma e sono riuscito a ripercorrere i passi per un'elaborazione deep sky, pur senza troppe pretese.


GUI di The GIMP. Fare click sull'immagine per ingrandirla; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

È mio parere che The Gimp sia una valida base di partenza prima di passare a Photoshop.
A meno di problemi con la lingua, suggerisco si scegliere l'inglese in fase d'installazione.

Per la calibrazione delle immagini sotto Linux, uno dei programmi promettenti era, ed è SIRIL, nato con l'intento di fornire le stesse interfacce e potenzialità di IRIS su piattaforma Linux, limitando l'uso delle righe di comando.
Il repository ufficiale è free-astro.vinvin.tf/index.php/Siril, dove si legge che il software è giunto al primo rilascio 0.9.0 RC1 solo nel 2015, dopo essere stato per diversi anni in beta (quasi 10 anni, dalla nascita dell'idea, nel 2006).
Ad oggi, come asserisce la comunità degli sviluppatori, non è ancora considerato stabile per tutte le distribuzioni e di fatto il binario non è diponibile nei repository ufficiali.
Nella versione 0.9.0 beta i comandi di base c'erano, pochi ad essere sinceri, e alcuni, se selezionati, indicavano che sarebbero stati disponibili in future versioni. Questo applicativo dalle enormi potenzialità stava muovendo i primi passi e nel suo piccolo posso garantire che svolgeva il suo compito, senza troppe pretese. Purtroppo non ci furono migliorie o nuovi rilasci.
Anni prima che fosse disponibile il rilascio della RC1 avevo provato ad reinstallare la 0.9.0 beta, poiché avevo ripulito la partizione per passare alla versione 12.04 LTS di Ubuntu, ma durante le fasi di configurazione (pre istallazione) ho avuto una segnalazione di errore:


checking for GTK - version >= 1.2.0... no
*** The gtk-config script installed by GTK could not be found
*** If GTK was installed in PREFIX, make sure PREFIX/bin is in
*** your path, or set the GTK_CONFIG environment variable to the
*** full path to gtk-config.
configure: error: Cannot find GTK: Is gtk-config in path?
paolo@nova:~/$

Ho quindi scoperto che in Ubuntu 12.04 LTS non esisteva più gtk-config...

paolo@nova:~/$ locate gtk-config
paolo@nova:~/$ 

Le GTK+ erano già passate alla versione 2, pertanto gtk-config non era più presente e non mi pareva il caso di installare ex-novo le vecchie librerie, non tanto per la macchinosità, quanto per non creare potenziali problemi con l'attuale distribuzione.
Di fatto, una volta che ho stabilizzato la distribuzione, divento molto conservativo, ma per completezza, ecco come avrei potuto tentare di ristabilire una ambiente favorevole all'installazione di SIRIL:


sudo apt-get install gcc automake g++ libfltk1.1-dev libgtk2.0-dev zlib1g-dev /
             libjpeg62-dev libpng12-dev libtiff4-dev libopenexr-dev libxpm-dev /
             libgutenprint-dev libgutenprintui2-dev liblcms1-dev pkg-config ftgl-dev (
             libxmu-dev libxxf86vm-dev flex python-dev libtool

... Non è detto che tutto filasse liscio, dopo!
Giusto per informazione, GTK+ è un toolkit multipiattaforma per creare interfacce utente grafiche, ma nel mondo Linux (e non solo) i sistemi operativi si evolvono, spesso senza mantenere la compatibilità col passato quindi, qualsiasi software compilabile che non venga aggiornato con una certa frequenza dagli sviluppatori, dopo un anno o poco più rischia la rottamazione da parte degli utilizzatori che hanno aggiornato il proprio sistema operativo.
Ad oggi pare che la versione a cui si appoggia SIRIL 0.9.0 RC1 sia GTK+ 3 o superiore quindi, se voglio utilizzare nuovamente l'interfaccia dielaborazione, sono costretto ad effetuare un ulteriore upgrade di sistema operativo, passando a Ubuntu 14.04 LTS.
Insomma, con tutto il rispetto per Francois Meyer e la sua innegabile capacità di progettare interfacce e applicazioni d'analisi, per ora SIRIL, con mio rammarico, non fa parte dei miei strumenti.
Alcuni miei colleghi, più lungimiranti, per evitare questo continuo inseguimento agli aggiornamenti, hanno diverse partizioni del disco fisso, dove risiedono le varie distribuzioni che hanno reso stabili e congelate, senza ulteriori aggiornamenti, in cui hanno installato programmi scientifici che non funzionerebbero più se spostati su piattaforme recenti. Per lavorare, effettuano boot di sistema mirati in base alle necessità lavorative del momento... Sì, mi rendo conto che questo modus operandi fa parte di una nicchia ristretta di persone.

Uso IRIS perché è molto potente, versatile, gratuito, anche se non proprio user-friendly. Sotto Windows OS non ha mai dato problemi ed ho provato ad utilizzarlo sotto Ubuntu installando il sistema di emulazione Windows chiamato WINE (che occupa anche parecchio spazio sul disco fisso).
Sebbene il programma parta e permetta la sua configurazione (File —› Settings...) si presentano i seguenti problemi:

    quando si apre la finestra pop-up per caricare le immagini da elaborare (file —› Select files...) non è possibile effettuare il drag and drop dei files dalla cartella delle immagini, anche usando l'explorer emulato. Il fenomeno è normale che si verifichi per via di palesi fenomeni d'incompatibilità tra le interfacce grafiche di Ubuntu e Windows.
    chiudendo la finestra di selezione, il programma perde gli slider [thresholds] e la [command window], mostrate in figura, e non c'è verso di riaprirle.

Entrambe i comportamenti sono bloccanti: se non si possono caricare immagini per la loro registrazione, non è possibile avviare calibrazioni e quant'altro serva per l'imaging astronomico. La comunità Linux non ha ancora risolto questo problema, forse si potrebbe tentare con futuri rilasci di Wine.


IRIS in emulazione Windows con WINE. Fare click sull'immagine per ingrandirla; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

In attesa che si risolva il problema di incompatibilità:
È possibile caricare un'immagine qualsiasi (File —› Load... oppure File —› Load a RAW file...) ed effettuare elaborazioni.
È possibile caricare i RAW da elaborare utilizzando la command window, senza passare per la finestra di caricamento file —› Select files... Basta scrivere il comando


CONVERTRAW nome_file_RAW nome_file_FITS numero_di_file_RAW

Chiaramente, nome_file_RAW deve possedere un indice continuo, ad esempio M13-1.RAW, M13-2.RAW e così via. numero_di_file_RAW è il più alto indice assunto dai file RAW.
Il risultato nome_file_FITS sarà nome_file_FITS1.FIT, nome_file_FITS2.RAW e così via.
Una volta che i FITS sono stati generati, è possibile passare alle procedure di pretrattamento.
Può sembrare macchinoso, occorre enumerare i file RAW, ma è un buon compromesso che permette di usare IRIS sotto Linux, qualora non si voglia mai ricorrere a Windows, qualunque sia il motivo.
Devo avvisare che se non si possiede una macchina potente, i tempi di elaborazione in emulazione con WINE sono veramente molto lunghi.

In attesa di un SIRIS stabile, un possibile sostituto di IRIS è Audela (http://www.audela.org/dokuwiki/doku.php/en/release/start), un progetto open source per osservazioni con Webcam, camere CCD o DSLR che permette complesse procedure di calibrazione.
Lo si trova anche per ambiente Microsoft ed è interfacciabile a IRIS, infatti proprio nella finestra di configurazione di quest'ultimo c'è un palese richiamo a AudeLA.
La sua istallazione avviene con pacchetti specifici per la propria distribuzione Linux, moduli che saranno scaricati in automatico dal gestore dei pacchetti. Chi dovesse usare distribuzioni particolari, purtroppo dovrà compilare i sorgenti, con tutti i problemi legati a questo metodo.
Audela offre un numero veramente ampio di possibilità, quasi paragonabili a IRIS e di fatto ha molte similitudini come una console per le righe di comando e le diverse funzioni di processo avviabili dai menu a tendina.


Interfaccia Audela. Fare click sull'immagine che si desidera ingrandire; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

L'eccesso di funzionalità e la ricchezza di interfacce lo rendono flessibile ma anche pesante da utilizzare, il manuale d'uso è scritto in francese, almeno per la mia distribuzione e versione di prodotto.
La lingua non è certo un problema, questo invece sorge perché molte interfacce non sono spiegate - c'è il titolo del paragrafo ma non c'è il testo, quindi bisogna procedere per tentativi e la cosa, se si è pressati dalla necessità di produrre dei risultati, è molto frustrante.
Cosa da non trascurare è la presenza di saltuari crash improvvisi, in concomitanza con l'uso di strumenti d'analisi quali l'istogramma (la figura qua sopra a destra), che funziona fintanto che non si tenta la sua manipolazione con il mouse.
Problemi di crash si riscontrano anche in altri contesti ed occorre individuare a priori quali siano i punti critici ed evitarli, per non vanificare il proprio lavoro, dato che il processo di calibrazione è efficace.
Come mostro nelle immagini, chi ama studiare la Luna (sempre la figura qua sopra a destra) potrà disporre di un atlante in linea che permette anche calcoli delle effemeridi, della librazione, dei migliori periodi di osservabilità dei crateri, mari, monti, eccetera.
Sempre nell'immagine mostro le statistiche di un fotogramma di M42.
Le figure che seguono, qua sotto, mostrano le finestra per le funzioni legate alla fotometria e alla gestione della sovrapposizione delle carte celesti alle proprie immagini.
Si noti come altri programmi del genere, anche Audela permette la gestione in notturna delle interfacce.


Interfaccia Audela. Fare click sull'immagine che si desidera ingrandire; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

Dopo l'istallazione e prima del suo utilizzo, è necessario scaricare i due cataloghi suggeriti (mappa lunare e volta celeste per le sovrapposizioni) ed inserirli nella cartella si lavoro in base alla propria distribuzione.


Personalizzazione di Audela. Fare click sull'immagine che si desidera ingrandire; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

Nelle due immagini, mostro la fase di download dei database e la cartella in cui ho inserito i cataloghi. Nella mia distribuzione Linux Ubuntu, trovano posto in .audela/catalog.

yorick-spydr (https://apps.ubuntu.com/cat/applications/yorick-spydr/) è un programma che permette di analizzare fotogrammi in formtato FITS (Flexible Image Transport System).
Da il meglio di se, senza problemi di stabilità se integrato in un programma di analisi basato su Yorick (Yorick è un linguaggio interpretato specializzato in calcoli numerici e grafici scientifici, vedi http://www.linuxjournal.com/article/2184).
Spydr fornisce strumenti per ingrandire, ritagiare, generare istogrammi, distribuzioni gaussiane e distribuzioni Moffat, funzioni di diffusione del punto (Point Spread Function o PSF), funzione FWHM (Full Width at Half Maximum, larghezza a metà altezza) e la misura della qualità di produzione di un'immagine ottica (Strehl ratio). Può lavorare sulle immagini singole, sequenze di immagini e datacube, ossia matrici tridimensionali o multidimensionali comunemente utilizzate per descrivere la sequenza temporale di una serie di dati relativi a immagini.


Interfaccia Spydr. Fare click sull'immagine che si desidera ingrandire; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

Chi tratta immagini sarà perfettamente in grado di sfruttare i semplici strumenti che questa interfaccia mette a disposizione. Vedi http://manpages.ubuntu.com/manpages/karmic/man1/spydr.1.html.
È abbastanza risaputo che possiede una GUI poco stabile; di fatto, se usata in modalità stand-alone, e parlo della mia distribuzione Linux e con un PC dual-core datato, ho riscontrato saltuari crash del programma, per lo più in concomitanza di rapidi cambi di procedure d'analisi (passaggi da una funzione all'altra con i click del mouse).
Purtroppo gli eventi non hanno una riproducibilità significativa per poter dare dei suggerimenti d'uso ed evitare queste spiacevoli situazioni.

Il programma SAOImage DS9 (http://ds9.si.edu/) è un'applicazione multipiattaforma stand-alone che non richiede file di installazione.
Adatta all'imaging e visualizzazione dei dati astronomici, supporta FITS e tabelle binarie, immagini multiple, manipolazione di regioni specifiche e molti algoritmi di scala e mappe di colori, inoltre è altamente configurabile ed estendibile tramite XPA e SAMP.
La vera potenzialità di questo programma è il browser integrato che, dal menu a tendina Analysis, permette l'accesso diretto ai cataloghi astronomici messi a disposizione dalle università o dagli istituti di ricerca.



Interfaccia SAOImage DS9. Fare click sull'immagine che si desidera ingrandire; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

Tutte le versioni e le piattaforme supportano un insieme cospicuo di interfacce grafiche e funzionalità avanzate come visualizzazioni 2D, 3D, mosaici d'immagini, blinking, marcatori geometrici, manipolazione delle mappe dei colori, scalatura, zoom arbitrari, ritagli, rotazione, e una varietà di sistemi di coordinate.
Dal sito http://ds9.si.edu/site/Download.html si scarica il file ds9.linux.7.3.2.tar.gz (o versione più recente), si estrae il contenuto dentro un cartella e si avvia con il classico doppio click sull'icona DS9. L'interfaccia grafica per DS9 è configurabile dall'utente.

SalsaJ è uno spettacolare programma multipiattaforma e multilingua (tra cui l'italiano) sviluppato per il progetto EU-HOU e basato su Java, il cui motore deve essere presente sulla propria distribuzione.
È un software per il trattamento e l'analisi delle immagini astronomiche professionali; alcuni esempi di trattamento includono istogrammi, analisi fotometriche, calcolo di distanze e separazioni angolari, stacking di immagini, interventi cosmetici, operazioni aritmetiche sulle immagini e tra le immagini, grafici tridimensionali interattivi, grafici dell'intensità dei pixel lungo una linea scelta arbitrariamente a cavallo dell'immagine, grafici di interpolazione, analisi dettagliate del ROI (Region of Interest).
È possibile utilizzare macro e action bar già incluse nel pacchetto per estendere le capacità di elaborazione, oppure sfruttare gli oltre 100 plugins e 80 macro disponibili sul sito web http://imagej.nih.gov/ij/... Fintanto che sarà mantenuto attivo.


Interfaccia SalsaJ. Fare click sull'immagine che si desidera ingrandire; sarà aperta in una nuova scheda del browser.

Si scarica il file SalsaJ_with_macro_2_3_linux.tgz (o versione più aggiornata o datata in base alle proprie esigenze) dal sito http://www.euhou.net/index.php/salsaj-software-mainmenu-9/download-mainmenu-10, si apre l'archivio e si copia il contenuto in una cartella. Non è necessario compilare, lo si avvia con un doppio click sul file salsaj.
Esiste un pagina di esercizi http://www.euhou.net/index.php/exercises-mainmenu-13 e una serie di manuali audiovisivi a questo indirizzo http://www.euhou.net/index.php/salsaj-software-mainmenu-9/manual-salsaj-2
Anche su YouTube si trovano video; a titolo d'esempio, ne cito due molto semplici:
"Mesure de la vitesse d'éloignement de la galaxie du Bouvier (Bootes) Utilisation du logiciel SALSAJ"
https://www.youtube.com/watch?v=AxkVFt3Bwz4
"Mesure d'une distance"
https://www.youtube.com/watch?v=-D-ZNPlXEbQ

wxAstroCapture (solo per Kubuntu, OpenSUSE e Ubuntu)

sextractor o SE (source extractor for astronomical images) è un programma datato, che ho utilizzato molti anni or sono e di cui vorrei dare qua alcuni cenni perché potrebbe tornare utile a qualche lettore.
Concepito, in origine, per essere utilizzato con le scansioni delle lastre fotografiche, ha subito modifiche sostanziali per rilevare le sorgenti luminose, ossia soggetti astronomici, all'interno di un'immagine in formato FITS (scattata con camere CCD) e permette studi fotometrici e comparativi con immagini campione o tramite cataloghi di cross-correlazione, grazie alla possibilità di discriminare stelle e galassie dal fondo cielo.
Questa capacità è data da un algoritmo basato su reti neurali, i cui pesi sono contenuti nel file default.nnw, che vedremo a breve dove trovare.
Il programma non è più aggiornato da anni, ma i sorgenti sono di libero dominio e si trovano all'URL http://www.astromatic.net/software/sextractor. Non ho mai effettuato interventi di personalizzazione per evitare di comprometterne la funzionalità, cosa molto probabile vista la complessità del codice.
Il programma si trova ancora nei repository ufficiali della comunità Ubuntu ed è e si installa automaticamente avviando il gestore dei pacchetti synaptic, cercando la parola chiave sextractor.
SE non è assolutamente immediato da utilizzare perché non è stato progettato per gli astrofili, non ha una GUI ed è avviato da riga di comando.
L'installazione del programma mette a disposizione due manuali ed è necessario di munirsi di molta pazienza e leggerli attentamente per capire come funziona SE... Più precisamente trovate "il manuale" tradotto in inglese dal francese, che purtroppo non è completo, come si evince da paragrafi con titolo ma senza contenuto, dagli acronimi TBW (to be written) o si legge nei documenti di accompagnamento del rilascio, e poi c'è una "guida/prontuario" scritto da Benne Holwerda che lo ha pesantemente utilizzato, all'URL http://mensa.ast.uct.ac.za/~holwerda/SE/Manual.html.
Ciò che manca sono esempi d'uso con casi reali che permettano all'utente di prendere confidenza con la mole immensa di parametri di configurazioni necessari... Questo rende tedioso operare con questo potente programma, quando IRIS permette di effettuare studi fotometrici con meno fatica.
Desidero evidenziare che il programma è valido perché estremamente veloce nei processi, è stato pesantemente utilizzato dagli addetti ai lavori come si legge nei riferimenti presenti nella "guida/prontuario".
Nella distribuzione Ubuntu, cartella /usr/share/sextractor/, si trovano i pesi per la rete neurale, e diverse maschere di convoluzione classiche per poter rilevare le sorgenti in modo ottimale: funzioni piramidali, gaussiane, top-hat da usare per riconoscere oggetti con bassa intensità luminosa superficiale e soglie estremamente basse, filtri passabanda in grado di gestire FWHM tra 1.5 e 5 pixels (utile in presenza di campi stellari molto popolati o in prossimità di una nebulosa).
Poiché il programma richiede decine di parametri di configurazione per funzionare, è possibile utilizzare un file ASCII per accorparli, da passare tramite l'opzione -c, ossia configuration.
Il modulo ASCII nativo è identificato con il default.sex, risiede nella cartella /usr/share/sextractor/, assieme a tutto il resto che ho precedentemente indicato.
Quando ho utilizzato il programma, mi ero creato una cartella SE sulla mia area lavoro dove ho copiato tutto il contenuto di /usr/share/sextractor/; in questo modo ho preservato gli originali dai danni che avrei potuto sicuramente fare, quando ho modificato a mio uso e consumo il file di configurazione. I file ASCII default.sex originale (del 2004) ha questo aspetto...

# Default configuration file for SExtractor 2.3.5
# EB 2004-12-15
#
 
#-------------------------------- Catalog ------------------------------------
 
CATALOG_NAME     test.cat       # name of the output catalog
CATALOG_TYPE     ASCII_HEAD     # "NONE","ASCII_HEAD","ASCII","FITS_1.0"
                                # or "FITS_LDAC"
 
PARAMETERS_NAME  default.param  # name of the file containing catalog contents
 
#------------------------------- Extraction ----------------------------------
 
DETECT_TYPE      CCD            # "CCD" or "PHOTO"
FLAG_IMAGE       flag.fits      # filename for an input FLAG-image
DETECT_MINAREA   5              # minimum number of pixels above threshold
DETECT_THRESH    1.5            #  or , in mag.arcsec-2
ANALYSIS_THRESH  1.5            #  or , in mag.arcsec-2
 
FILTER           Y              # apply filter for detection ("Y" or "N")?
FILTER_NAME      default.conv   # name of the file containing the filter
 
DEBLEND_NTHRESH  32             # Number of deblending sub-thresholds
DEBLEND_MINCONT  0.005          # Minimum contrast parameter for deblending
 
CLEAN            Y              # Clean spurious detections? (Y or N)?
CLEAN_PARAM      1.0            # Cleaning efficiency
 
MASK_TYPE        CORRECT        # type of detection MASKing: can be one of
                                # "NONE", "BLANK" or "CORRECT"
 
#------------------------------ Photometry -----------------------------------
 
PHOT_APERTURES   5              # MAG_APER aperture diameter(s) in pixels
PHOT_AUTOPARAMS  2.5, 3.5       # MAG_AUTO parameters: ,
PHOT_PETROPARAMS 2.0, 3.5       # MAG_PETRO parameters: ,
                                # 
 
SATUR_LEVEL      50000.0        # level (in ADUs) at which arises saturation
 
MAG_ZEROPOINT    0.0            # magnitude zero-point
MAG_GAMMA        4.0            # gamma of emulsion (for photographic scans)
GAIN             0.0            # detector gain in e-/ADU
PIXEL_SCALE      1.0            # size of pixel in arcsec (0=use FITS WCS info)
 
#------------------------- Star/Galaxy Separation ----------------------------
 
SEEING_FWHM      1.2            # stellar FWHM in arcsec
STARNNW_NAME     default.nnw    # Neural-Network_Weight table filename
 
#------------------------------ Background -----------------------------------
 
BACK_SIZE        64             # Background mesh:  or ,
BACK_FILTERSIZE  3              # Background filter:  or ,
 
BACKPHOTO_TYPE   GLOBAL         # can be "GLOBAL" or "LOCAL"
 
#------------------------------ Check Image ----------------------------------
 
CHECKIMAGE_TYPE  NONE           # can be one of "NONE", "BACKGROUND",
                                # "MINIBACKGROUND", "-BACKGROUND", "OBJECTS",
                                # "-OBJECTS", "SEGMENTATION", "APERTURES",
                                # or "FILTERED"
CHECKIMAGE_NAME  check.fits     # Filename for the check-image
 
#--------------------- Memory (change with caution!) -------------------------
 
MEMORY_OBJSTACK  3000           # number of objects in stack
MEMORY_PIXSTACK  300000         # number of pixels in stack
MEMORY_BUFSIZE   1024           # number of lines in buffer
 
#----------------------------- Miscellaneous ---------------------------------
 
VERBOSE_TYPE     NORMAL         # can be "QUIET", "NORMAL" or "FULL"

I file referenziati dai parametri, i nomi dei parametri, loro significato ed uso si trova nei due documenti che ho indicato in precedenza.
Per fare un esempio banale, senza alcuna pretesa specifica, utilizzando l'immagine M31.fit, scrivo sul terminale sextractor M31.fit -c default.sex e mi aspetto quanto segue:


paolo@nova:~/Documenti/SE$ sextractor M31.fit -c default.sex
Measuring from: "data" [1/1] / 1188 x 1190 / 16 bits INTEGER data
(M+D) Background: 16760.7    RMS: 640.781    / Threshold: 961.171    
Objects: detected 1184     / sextracted 907     152 sextracted
Measuring from: "Unnamed" [2/1] / 24 x 1600 / 8 bits INTEGER data
(M+D) Background: 48.2734    RMS: 7.82124    / Threshold: 11.7319    
Objects: detected 0        / sextracted 0         0 sextracted
> All done
paolo@nova:~/Documenti/SE$ 

Se nella cartella di lavoro SE si trova il file test.cat (specificato in default.sex), vuol dire che sia l'installazione del programma, sia il travaso dei filtri e dei file di configurazione nella cartella di lavoro sono andati a buon fine ed è possibile iniziare a lavorare seriamente.
In teoria il programma di analisi dovrebbe fornire l'elenco dei soggetti astronomici completi della loro posizione in coordinate cartesiane e riferite ai pixel... In realtà, nonostante i principali valori siano esplicitati e così anche le Extraction flags (somme di potenze di due in grado di fornire informazioni sull'oggetto individuato), nel file di output ho sempre ottenuto coordinate degli oggetti con valori pari a 0,0, come se questa funzione non fosse ancora attiva o necessitasse di qualche parametro di configurazione non ben spiegato nel manuale.
NOTA DI COLORE: se l'estensione .sex dovesse generare malintesi a casa o all'interno di un laboratorio (società bigotta!) basta semplicemente modificare l'estensione a piacimento; si può scegliere ciò che si vuole perché il programma non effettua il parsing del nome che identifica il file dei parametri.
Lo stesso dicasi per sextractor, che può essere occultato da un alias scelto ad-hoc; ad esempio assumo che se sia il comando che associo a sextractor. Da terminale scrivo:


alias se='sextractor'

Ora posso usare se come nome del programma:

paolo@nova:~/Documenti/SE$ se M31.fit -c default.sex
Measuring from: "data" [1/1] / 1188 x 1190 / 16 bits INTEGER data
(M+D) Background: 16760.7    RMS: 640.781    / Threshold: 961.171    
Objects: detected 1184     / sextracted 907     152 sextracted
Measuring from: "Unnamed" [2/1] / 24 x 1600 / 8 bits INTEGER data
(M+D) Background: 48.2734    RMS: 7.82124    / Threshold: 11.7319    
Objects: detected 0        / sextracted 0         0 sextracted
> All done
paolo@nova:~/Documenti/SE$ 

Per cancellare l'alias, si scrive

unalias se

Se servono delle immagini FITS per provare il programma, ne trovate all'URL http://archive.stsci.edu/cgi-bin/dss_form.

Alcune parole per concludere...
Se per molti aspetti produttivi e scientifici Linux è ormai maturo e permette interventi di personalizzazione molto spinti se l'utente o il gruppo di lavoro è in grado di programmare; non si può dire altrettanto per gli aspetti che riguardano più da vicino gli astrofili che hanno bisogno di programmi pronti all'uso, soprattutto affidabili.
Va da se che l'astrofotografia non è il mio settore, quindi non ho profuso molti sforzi in questi anni alla ricerca o scrittura in proprio di software per Linux utili a questa attività, tanto meno ho avuto tempo di spulciare i sorgenti per capire quali potessero (eventualmente) essere le cause dei crash cui alcuni software lamentano.
Tornerò con un aggiornamento non appena passerò a Ubuntu 14.04 o successivo rilascio... Nel frattempo, se qualche altro lettore avesse una maggiore esperienza nel settore e avesse conseguito migliori risultati, confido nel suo buon cuore per un intervento a favore della comunità.


© Paolo B.
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