天文摄影之自动导星超级入门3（日文原创翻译）

星云星团摄影之自动导星“超级”入门3

在这次“超级”入门第3回中，对于自动导星的使用方法要领，网络摄像头的设定，导星软件的初期设定和校正方面的内容进行讲述。接上回内藏式双轴马达的小型赤道仪【高桥EM-11Temma2Jr.】，以及在望远镜商店中爱好者销售的自动导星套装的【易用导星套件】，将两者组合来做实例也是比较推荐的，最近许多小型赤道仪和导星软件也都是可以套用类似的操作和设定来做。

现在开始我们就要走到星空下进行实际的作业了。一下子出远门走到漆黑的夜空的野外慌忙地来进行各种调整和设定，还不如事先在自家阳台上或者庭院里沉着地进行调整作业来得好。就算光害下的城市夜空，用口径30-50mm的小口径导星镜来将1-3等星作为导星对象，接着进行调整设定作业都是可以满足的。要将人为的操作失误和设定错误，器材的安装错误等失误事先给解决掉。

为了将导星的对象清楚地映射出来而进行的网络摄像头设定
■ 器材的准备
    和“半自动导星”一样，对准极轴，导星镜的设置，和在“超级”入门2里面说的一样，将网络摄像头和继电器控制盒连接到电脑上（【易用导星套件】的话，控制盒还不用和赤道仪连接），将赤道仪的马达开关置于ON上。
    为了让网络摄像头拍摄画面的纵横方向和赤经赤纬方向大致一致，把其装到导星镜上去。摄像头倾斜厉害的话，导星的误差也会增大，以至于出现不能导星的情况发生。
    易用导星套件里，使用CELESTRON【Neximage】网络摄像头的时候，如图1所示，尽量安装在将摄像头本体长度方向和赤纬轴垂直位置（译者注：觉得这里有错误，根据图示应该是和赤经轴垂直），从网络摄像头捕捉到的画面中看到，上下方向是赤纬方向，左右方向是赤经方向。这样的话就容易掌握表示画面的方向感。也可以预防在深夜头脑昏昏沉沉的时候容易出现的不必要的错误。
    器材安装完成的话，就启动安装在电脑中的导星软件。易用导星套件的话，如图2所示，点击控制栏最上方的【接续】按钮，就会在左下的状态栏中出现
                  网络摄像头：连接中         GW-USB：连接中
易用导星套件中，进行了这个【接续】操作，就意味着控制盒和赤道仪通过电线连接了。
    至此，【网络摄像头】→【导星软件】→【控制盒】→【赤道仪】这样的路径已经确立了。基于网络摄像头所捕捉到的星像，导星软件对追踪的偏差做出检测判断，通过继电器来控制赤道仪增减速开关的操作，一整套精密的自动导星系统就开始运作了。



■        为了将星星清楚地映射出来而进行的网络摄像头设定
所使用的网络摄像头的感光度设定和快门速度，向PC传输的帧数之类，并非未必是适合用来拍摄星星的设定。这个就是要最先设定的。把设定值保存或者下次继续沿用这次的设定，只要做过一次，后面就不会很麻烦了。
关于网络摄像头的设定，并不是在导星软件里进行的，而是摄像头附带的一个驱动软件控制程序中进行设定。所以，所表示的对话程序会因为摄像头的型号不同而不同。
易用导星套件的场合，点击控制栏里的【网络摄像头设定】，就会打开网络摄像头的对话程序。如图3，这个是网络摄像头Nexlmage的对话程序。它的设定如图3所示，不过其他的网络摄像头设定的内容大体和这个差不多。
比较重要的是帧数问题。要将导星软件的图像取样间隔，和网络摄像头的传输的帧数一致，变成同期。
易用导星套件中，Nexlmage的帧数设定为5f/s（5帧每秒=0.2秒周期）的时候，就将导星软件【取样间隔】设定为0.2秒（如果默认的设置是0.2秒的话就不用去改动了）。
设定终了后，关闭摄像头的设定对话框。这样就完成了设定，网络摄像头就可以轻易显映出星星了。

■ 导星镜的合焦和寻找导星对象
    将导星镜朝向明亮的星星，试着将星星的影像显示在导星软件上。
    网络摄像头的图像传感器只有数毫米，视界意外地小。先用导星镜上寻星镜找到那颗明亮的恒星，装上目镜（最好希望和网络摄像头是在同个焦点位置上）对准视界中心明亮的星星，之后才可以和网络摄像头进行交换。这期间可能要花些工夫，如果有Vixen的分光系统的话，就可以实践下让目镜和网络摄像头在同个焦点位置上进行光路切换。本人手边就有一个诚报社的光路分割棱镜，当作暂时性地使用下（图4）。
    情况顺利一次性就成功地将导星对象映现出来是很不错的，不过很多情况都是虚焦（极端的虚焦情况下会导致太暗而映现不出被导的星星），或者导星的对象偏离的导星镜的视准线上而在窗口上找不着。这样你就要一边看着摄像头所捕捉到的影像的窗口，一边对导星镜进行合焦，并对转接环进行操作，使被导的星能被网络摄像头所捕捉到。
    易用导星套件的话，点击控制栏上数下第二个【捕捉】，大的影像画面中就会显示被网络摄像头所捕捉到的画面。另外，说明书上也有写着：请在网络摄像头合焦的时候，在当时的调焦筒上用铅笔做个记号这样的说明。



■ 调整下易用导星套件里的“曝光值设定”将星象更容易看清。
    通过图5里的曝光值设定的变更，就可以将被导星变得容易看清，容易分辨。使用自动导星前，使用这个功能，尽可能地调整到比较容易的分辨被导星。这其中一共有4项，我来说明下。
•曝光
同前面所讲的，设定与Nexlmage的1帧速度相当快门速度为0.2秒。这个曝光设定值里设为0.2以上的话，就会生成将0.2秒曝光平分的加法平均值（总之在叠加的时候噪点就比较少）。例如设定为1.0秒的话，就会生成经过加法平均5帧0.2秒曝光的图像。被导星偏暗的情况下很有用。
•延迟
这个是曝光与曝光间的待机时间的设定。自动导星的时候，把导星修正信号发送到继电器后，经过这个之间所需的待机时间，直到下次曝光开始。说明书中写着网络摄像头所拍摄的图像到显示出来有个时间差，所以自动导星的时候推荐设定为1~3秒。
•明亮度
默认设定的是255。数值越低就意味着越能表示出暗的星。当然，背景要是亮的话噪点也会很明显。在被导星暗的场合能显现作用。
•暗度
默认值为最低的0。提高数值的话，背景变暗的同时，噪点也会减少。

教你导星软件中网络摄像头成像视角的方向和修正量“校正”
这样情况的下导星软件就需要对其进行校正了。
情报1：网络摄像头所捕捉到的成像视角的赤经赤纬的正负方向。
情报2：网络摄像头所捕捉到的图像中的被导星的偏移量和修正所需的时间（通过继电器让驱动马达把导星修正按钮置于ON上的时间）之间的关系。
情报3：无反应时间多起因于齿轮的齿隙游移。
上述情报并不是现有的，要将这些机器的状况输入到导星软件中才能进行“校正”。这个操作不管哪种导星软件都是必须的。

■ 搜寻和居中
易用导星套件中，为了让被导星更容易看清，将【曝光值】设定完后，就可以进行【搜寻】和【居中】动作了。（图6）
    搜寻是将摄像头捕捉到的画面中，自动选出一颗最明亮的星星作为被导星的一种功能。点击【搜索】，被导星就会被选出来。被导星被【目标框】包围住的同时，目标窗口的被导星也会被放大。接下去就点击【居中】，就可以将被导星居中显示。
    这样的状态下，就花一会时间盯着画面的被导星吧，当它渐渐地往一定的方面偏离的时候，就要考虑到是极轴的设置误差大或者是追踪的速度和恒星时运转不合之类的，就要进行修正。

■ 校正前所需做的设定
    最近有种赤道仪，按下导星按钮的时候就能改变速度。要是高速嗡嗡地旋转容易出现误差。这类机种，极其普通的对恒星时正负50~100%的修正。
    被导星的选择，如果选择追踪误差比较容易出现的天赤道附件的星星的话，那精度就比较高了。子午线和天赤道交点附近的被导星在极轴方位上的误差，还有东西方向的天赤道附近的被导星在极轴高度上的误差都比较明显。
    易用导星套件中，点击控制栏中【校正】按钮，就会出现校正的对话框，就会出现以下的设定项目，将数据填入即可。（图7）

•望远镜EAST（东）还是WEST（西）
和德式赤道仪或者英式赤道仪一样，有镜筒在极轴的东侧呢还是西侧的设定（图8）。或者在子午线通过的时候。将镜筒的东西位置进行调换的话，网络摄像头所捕捉到的画像的东西南北（赤经•赤纬的正负方向）朝向就要反转下。
•赤纬（绝对值）
输入被导星的大概的赤纬坐标的绝对值。例如赤纬是-18°的话，就输入【20】。说明书里也说了误差5°没什么关系。赤纬δ越高（越接近天极），在修正赤经方向的偏移量时tanδ的比例就大。因为这个事能够很好地进行处理的演算所需的数据。
•测定时间（秒）赤经，赤纬
设定驱动马达的赤经赤纬的导星修正按钮置于ON上所需的时间。说明书上写的是15~30秒。设定好的时间，导星软件通过继电器对赤经赤纬按钮进行操作，这个时候从被导星的移动位置的坐标来看，将修正时的移动速度（像素/秒）和移动方向（°）进行计算并表示结果。
■ 实际地来试下校正
在易用导星套件中，把校正的对话框中设定完毕后，能看到图7中的【计算开始】，并点击。之后就会像图9一样，赤经赤纬方向的导星按钮通过继电器按顺序自动进行操作。结果如图10所示。
这个时候赤经赤纬各自方向的修正量以4个箭头表示。
•大致上顺着纵横线就成了个十字。
•RA（赤经）+和RA﹣，DEC（赤纬）+和DEC﹣的箭头分别朝向他们的相反方向，长度也大概相等。
这样校正OK了。图10中，实际是不巧将赤道的开关置于OFF后，极轴的平衡失去后，再将开关置于ON后计算的结果。由于这个原因，RA+和RA﹣的箭头长度有将近2倍的差异。像这样“长度不一”的时候，就要再次点击【计算开始】按钮，这期间齿轮的clearance向运转方向去协调，这样的话应该就行了。
要是这样还是不行的话。
•驱动马达的导星修正速度过快（随着校正开始，被导星在画面中迅速飞跑了）。
•极轴的设定误差太大。
•计算时间的设定值太短。
可以考虑到上述等等的原因。相对应的问题对策的话，在说明书里很详细地写着。

校正完成后 来实际地进行自动导星
■ 为了可以高精度导星，在进行导星前进行网络摄像头的设定
    易用导星套件中，自动导星开始前，会出现如图11所示的【重心表示】标识。它会将目标框内的被导星和背景的噪点变成绿色（图中看不出颜色）。背景噪点多的话，用来实现高精度导星的被导星的重心位置计算精度，会由于噪点干扰的原因出现精度不够的状况。这里，引入一个值【阀值】让噪点的影响消失。于是和图12一样只有被导星变成了绿色的状态。这样的话噪点就能从被导星的重心位置计算中排除出去了。让高精度导星成为了可能。
    要是目标框中有2个以上的星星的话（被导星有可能是双重星等等），将初期设定的【30×30】【范围（W）】缩小（目标框中用小的框框来表示），可以防止多余的星星影响重心计算。
    所有的操作完成了的话，自动导星终于要登场了。

■ 自动导星开始 话说回来【修正率】是什么
    首先点击【居中】，被导星的目标框就会居中显示。然后点击控制栏中的【自动导星开始】标志，自动导星就会立即开始进行。
    自动导星中和图13一样，表示着包括错误分布图和赤经赤纬方向要素的导星误差的时间变化图表。
    不过，导星软件中有个和【自动导星】有关的设定—【修正率】。默认的设定是50%。这个是导星软件通过网络摄像头捕捉到的被导星的误差量来演算的，通过继电器把导星修正按钮置于ON上的修正时间从10%~150%的幅度范围内来控制（导星中也有随时变更的可能）。例如，演算后修正的时间要1.0秒，修正率为40%的话，继电器把导星修正按钮置于ON上的时间缩短为1.0秒的40%也就是0.4秒。
    为什么要增加这么一个功能呢。由于视宁度的影响星像的位置也会有偏差，不可能一一完美地去修正。网络摄像头捕捉到的星像会因为
•赤道仪的齿轮机械误差所产生的步进延迟
•极轴的设定误差
•大气蒙差导致星像的上移
•视宁度的原因产生偏差
的原因产生变化。理想状态是把上述的问题都给修正掉。不过赤道仪驱动马达的ON/OFF方式的可靠性，以及因为视宁度产生的偏差不可能追踪。话说回来，要是把偏差的原因引起的极短时间的位移也要去修正的话，反而会影响到导星的精度，导致拍摄到的星像变得肥大。
    也就是说，上述的4种项目中，除去视宁度产生的偏差将其平均化以外，对其他进行修正的就是这个修正率的意义。视宁度不好的时候，长焦摄影就越会受到影响（导星镜也相对地使用长焦镜），这个时候就下调修正率，一般在50%左右差不多了。
    要是单单从本文章来看，也许会觉得自动导星的操作还真复杂，实际上，器材的组装，把控制栏上的表示一个个按顺序处理下来就OK了，习惯后也会觉得并不是什么大不了的事。
    下期第4回，要基于连载到本期为止的内容，看一下同样是易用导星套件，国产日语表示的高桥制作所的【α-SGRルクハド】。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
致歉及订正
2008年12月号，因为笔者的个人原因连载暂停。
2008年11月号的“超级”导星入门，有以下几处错误。
对大家致以歉意并订正。
※P.115 左边第4行
错误：デバイス（F）
正确：デバイス（E）




图1
网络摄像头安装的方向和表示画面的方向
易用导星套件中作为标准的网络摄像头Neximage，像这样的安装的话，摄像头本体的长度方向和赤纬轴垂直（译者注：觉得这里有错误，根据图示应该是和赤经轴垂直），导星软件的视频窗口里的赤经赤纬方向都各自处于横纵方向。和左边的控制栏下面的排列成十字的赤经赤纬操作按钮的排列方向一致，感觉使用起来比较容易。


图2
网络摄像头和控制盒接续完成的确认
点击控制栏最上面的【接续】图标（用箭头①标示着），画面左下的状态栏中，用箭头②和③标示着，会显示【网络摄像头：连接中，GW-USB：连接中】，就可以确认很好地连接着。

图3
网络摄像头的默认设置对话框
【完全自動モード】取消打钩
【画面モード】中白黑前打钩
【ホワイトバランス】选项就自动的不去管他
【画像コントロール】中把【ガン】拉倒最右边提高实际感光度。
【露出】中把【自動】选项去掉钩，【シャッタースピード】和【ゲイン】全部拉到最后边。
【フレームレート】中选择最左边的5，就是5f/s。
将上述设定作为用户默认设置进行保存，点击OK后关闭对话框。

图4
将被导星变得容易地让网络摄像头给捕捉
网络摄像头的图像传感器很小，视界就会变得很小。利用光路切换的转接环之类的，让目镜和网络摄像头简便切换很有实际作用。



图5
将网络摄像头所捕捉到的图像更容易看清
将蓝色的框框圈出来的【曝光（秒）】【延迟（秒）】【明亮度】【暗度】进行适当的设定后，就可以调整得比较容易看清楚，而且也很容易分辨。各个项目的意义请参照本文。

图6
将被导星自动选出并居中
点击蓝色框框圈出来的【搜索】，左边的图像窗口中就会自动将最亮的星星选出来，并用目标框表示。点击【居中】，就会自动将被导星自动显示在框框的中间。


图7
【校正】对话框的事先设定项目
点击控制栏的【校正】，就会打开【校正】对话框。在实际计算开始前，望远镜、赤纬（绝对值）、输入计算时间（秒），这些是为了让导星软件来演算所必须提供的数据。
图8
望远镜的EAST（东）位置和WEST（西）位置
如左图，望远镜在极轴的东侧状态就是东侧（EAST）位置。望远镜在极轴的西侧状态就是西侧（WEST）位置。这样将镜筒的位置就行东西调换的话，像的上下左右方向（赤经赤纬方向）也会反转。



图10
校正测定结果的表示例子
如图9进行自动校正后的测定结果，像这样的赤经赤纬构成要素，和赤经赤纬各自的正负修正方向的量，以4根箭头来表示着。箭头沿着纵横线差不多是个十字形，相对的箭头各自正反方向的长度大致是一样的话，差不多可以认为校正已经完美的完成了。

图11
将被导星用【重心表示】
【重心表示】中，将目标框内的被导星和背景的噪点变成绿色。并计算这个涂上绿色部分的明亮度的重心位置。像这个图噪点太多，以至于被导星的重心位置计算的精度不精，解决方法如图12

图12
去除噪点的影响
将图11中噪点从被导星的重心位置计算中排除，引入了【阀值】。于是就会出现只有被导星变成绿色的状态。这样就可以对被导星进行高精度的计算了（网络摄像头的像素尺寸以下），才可以进行更精密的自动导星。


图13
自动导星实行过程中最中的画面表示的样子
和左边一样，望远镜在极轴的东侧时进行的自动导星。右下中，有着用来表示导星误差的图表和赤经赤纬要素表。在右边能看到【范围】，是图表和其中的纵轴所表示的范围（由于slider操作表示范围也会有所改变）。误差的要素图中，导星修正没进行一回，右边就刷新一次。之前一共修正了64次。一边看着这些数据，根据自动导星的进行中的情况也可以对【修正率】进行更改。

哇。强悍啊

先顶再看、、、、、、

新手  在门口看看  准备入门

牛人！

要好好的读几遍。

先留名，再学习

好文章，通俗易懂。前两章在哪，一起收藏了

收藏慢慢学习

shou cangle xiexie

大开眼界太有收获了。