
由于我们的上一篇文章“
不同的相机和设备在夜间如何看待 ”这一事实引起了读者的极大兴趣,因此,我们决定向您介绍视频摄像机使用的另一个高度专业化领域,例如白天天文学。 许多人可能会发现白天观测恒星的任务很浪费时间,但是在本文结尾,我们将努力说服您。
注意! 在文章的进一步内容中,将有4-8MB的相当大的gif动画!
“本文的所有视频和图片资料对于Runet都是唯一的,并且属于提供它们的组织。 重新打印时,需要参考本文。”
这些不是星星,但看起来很有趣,并偶然在相机上拍摄,这在文章=)中进行了讨论
不幸的是,我们生活在一个陌生的地方,整个秋天和冬天,我们大约有20个小时的晴朗天空,而在大多数情况下,这些时间是白天的。 因此,在下午流星,至少是一个小小的机会,可以消除您对天文学的渴求。
两个可以在白天看到星星的独特相机落入我们的手中。 相机的工作范围很广。 一台摄像机:VC1300HDR-可见范围内的黑白摄像机,第二台VSM320-近红外(0.9-1.8微米)摄像机。 这两款相机都是在俄罗斯设计和制造的,处理算法尽管看起来很简单,但却是设备制造商的知识产权。
概括地说,我们将尝试解释是什么限制了摄像机在白天检测星星的能力-当然,这是天空的巨大背景照明,它离太阳越近-越大。 当您尝试直接拍摄天空时,每个帧的曝光时间都很短,以至于来自恒星的信号非常微弱。 因此,明亮的天空背景是拍摄时的主要限制。 有哪些方法可以减少天空背景? 奇怪的是,您需要减小镜头光圈。 在恒定的光圈(镜子或前透镜的直径)下,可通过增加焦距来减小光圈。
这些是过程物理方面的限制:希望减小视野。什么限制了通过技术观察的可能性? 限制摄像机检测能力的主要因素是光敏元件的电子容量。 如果容量较小,则必须减少曝光量,以免出现没有信息的白框。 曝光时间越短,观察到的信息越少,信噪比越低。
因此,技术方面的限制是相机像素容量。噪音从哪里来? 毕竟,看来您可以采用最好的低噪点摄像机,拍一片天空,然后仔细处理亮度等级,并且亮度等级超过平均等级,并且会出现星星吗? 但是事实并非如此。 由光的量子性质引起的噪声称为光子噪声,由泊松分布描述,其泊松分布最重要的特性是接收信号分布的色散,该色散等于累积电荷量的根。 因此,如果您的电池中有10,000个电子积累,那么光子噪声将是该值或100e的根,信噪比将是100。对于1 000 000e的像素容量,光子噪声将是1000e,信号/噪声(因为最大可能的累积信号对光子噪声的级别)也为1000。随着像素容量的增加,可达到的信噪比也增加。 为了检测恒星,必须累积一个信号量,通常超过光子噪声的水平。 如上所示,随着累积时间增加一百倍,光子噪声仅增加10倍,并且来自恒星的信号将几乎成比例地增长,也就是100倍。
该论点的主要结论是光敏元件的容量至关重要。 在大多数情况下,家用相机的光电管容量不超过20000e,科学用途的相机为100000e。
VC1300HDR摄像机的光电元件容量以240万个电子为单位。
VS320摄像机的光电元件的容量约为350万个电子。
这些摄像机的大容量使其有可能适合白天的天文学。
由于亲爱的阅读器已经在等待图片,因此文本会更小。
可见范围相机 ,分辨率:640x512,牛顿200mm望远镜,不带滤镜,所有处理均在相机内部进行。 拍摄条件:2018年2月8日,纬度58'31',经度31'16,时间从10.30到12天,所有拍摄均以25 Hz的视频模式进行。

Alpha Perseus(Mirfak),星= 1.8m。,拍摄时间T = 11:34

伽玛珀尔修斯,3.0m,T = 11:34

三角洲英仙座,2.9m,T = 10:38

珀尔修斯(Psi Perseus),4.3m,T = 10:38
对于那些想要观看源视频(不带剪辑,压缩和SMS信息)的人,链接:
1和
2 。 好吧,拍摄过程中的天气报告...


在望远镜上的相机拍照。 让真正的天文学家指责我们,但当时天气很冷,所以我们从阳台上开枪,甚至没有打开窗户……Brrrr ...)
近红外摄像机 VSM320,分辨率为320x256,牛顿望远镜,校正器A = 114mm,F = 1000mm,不带滤镜,所有处理均在摄像机内部进行。 拍摄条件:2018年1月16日,纬度58'31',经度31'16,时间14.00至16天,所有拍摄均以视频模式在25 Hz的频率下进行。

SAO75151(Hamal alpha Aries),2m,T = 14:11。
录影带
SAO55306,3m,T = 14:42。
录影带
SAO38559和SAO38551,6m和6.9m,T = 15:32。
录影带
SAO38890,SAO38937,SAO38917; 4.35m,6.6m,5.45m(蓝星级),T = 16:03。
录影带好吧,拍摄过程中的天气报告...

因此,可以注意到,所提供的摄像机确实可以应付白天探测恒星的任务,即使在强曝光条件下也可以进行白天的天文观测。 应该注意的是,尽管较低的分辨率和稍大的光电管容量,近红外相机具有明显更好的检测能力,尽管它对于橙色和红色物体更好。
现在我们可以问自己:为什么需要这样做?
好吧,首先,如果需要,您可以白天在恒星或其他空间物体上工作,并提供它们的伴奏。 其次,它为白天在大气物体上工作提供了机会。
以下是在VC1300摄像机上捕获的光学位置的一些独特示例,其视场为12x10度,帧频为25Hz(2014年档案中的资料)。

光学位置,远距离飞机的距离超过100km(频率降低,初始频率25Hz)。 黑点是鸟。 完整视频
链接 。
以下是Flightradar数据:

在Yandex中的距离:

应该注意的是:尽管实际上主平面看起来很大,但机身直径不超过4米。 在100 km的距离上,飞机的图像远小于像素(对于视频而言,对于相当宽的视角)。
好吧,对于那些读完这篇文章的人来说,不多的好处=)是另一个值得注意的光学位置示例,它已经被鸟类(帧速率降低了):

→
视频链接这也是一群鸟:

我们希望本文是有用的,并且能够清楚地说明白天天文学遇到的特征和困难,以及我们能够说明如何将独特的视频工具用于光学定位任务。
我要对那些帮助收集,拍摄和处理这些资料的同事,以及提供照相机,档案资料和出版许可的组织表示由衷的感谢。
使用这些材料时,需要链接到本文。