Videon analysointi

<< 7.2. Videokamera | Sisällysluettelo | 8.1. Yleistä radiohavainnoista >>

7.3. Videon analysointi

Mittausdatan, eli kuvien analysoinnissa on kaksi vaihetta. Ensin meteorit pitää löytää videomateriaalista ja sitten löydetyt meteorit analysoida ja mitata niistä tarvittavat tiedot.

On olemassa hyviä ja ilmaisia analysointiohjelmia, jotka etsivät meteorit ja paras ohjelma jopa mittaa niiden koordinaatit ja kuvakenttäkohtaiset kirkkaudet ja assosioi parviin kuulumisen reaaliaikaisesti havainnon aikana. Tähän pystyvä ilmainen MetRec-ohjelmisto on saatavissa IMO:lta.

MetRec käyttää kuvansieppauskorttina PCI-väylään liitettävää Matrox Meteor 1 tai 2 korttia, jotta digitoitu videodatavuo saadaan riittävällä n. 20 kuvakentän sekuntinopeudella prosessorin analysoitavaksi. IMO arkistoi ja analysoi MetRec-formaatilla tallennetut havaintotiedot.

Tietokone etsii meteoreita reaaliajassa sieppamalla muistiin peräkkäiset videokuvakentät ja vähentää jälkimmäisestä edellisen kuvakentän. Näin kaikki kiinteät valopilkut häviävät ja erotuskuvakentässä näkyy vain liikkunut valopistejono, eli se mikä eroaa edellisestä kuvakentästä. Tässä vaiheessa on tarpeen vähentää kuvan resoluutiota ja kohinaa prosessoinnin nopeuttamiseksi ja vähentää saadusta kuvasta keskiarvoistettu kohinamaski.

Viimeisessä vaiheessa haetaan prosessoidusta kuvakentästä tietyn kynnysarvon ylittäviä vaaleita pikselijonoja, joita pitää löytyä, mutta korkeintaan vain muutamia. Näistä kohteista lasketaan kahdeksaan eri mahdolliseen suuntaan johtavien viiden pikselin pituisten janojen kirkkausarvot ja näistä suuriarvoisin on meteorin pitkulainen vana. Samaa prosessia toistetaan jatkuvasti kuvakentästä toiseen ja jos meteori jatkaa lentoaan, lyhyitä vananpätkiä tallentuu muistiin, joista kohteen kadottua koostetaan meteorin summmakuva sen lennon alusta loppuun asti.

Ohjelma sijoitaa meteorin alku ja loppupisteiden x- ja y-koordinaatit referenssikalibroinnista saatuun tunnettun taivaan asentoon ja laskee niille RA- ja DE- arvot. Liikenopeudesta ohjelma laskee meteorille kulmanopeuden, ottaa PC:n kellosta ajan ja pikseleiden kirkkausarvoista referenssitähdistä saatua taulukkoa käyttäen jokaiselle kuvakentälle meteorin kirkkauden, jotka kirjoitetaan RA- DE-koordinaatteineen lisätiedostoon taulukoksi ja joista suurin arvo merkitään havaintolokiin meteorin kirkkaudeksi. Käyttämällä oletettuja meteorin alku ja loppukorkeuksia, vertaamalla kulmanopeutta, etäisyyttä radiantista, sekä meteorin alku- ja loppupisteen paikkaa taivaalla, ohjelma voi assosioida meteorin mahdollisen kuulumisen johonkin sen parviluettelossa olevaan meteoriparveen, joskin yhden aseman havainnosta se ei koskaan voi olla täysin varma tieto.

Tässä esimerkkinä typistetty videohavaintoloki, jota voit esim. verrata visuaaliseen havaintolomakkeeseen:

Software: MetRec V3.6
Date    : 2005/10/18
Time    : 15:38:03

Examining configfile ...

MetRec Parameters
=================
AutoConfiguration........: yes
FrameGrabberType.........: Meteor II
VideoSignalType..........: PAL
................poistettu rivejä.................
CreatePosDatEntry........: yes
PosDatHeaderFile.........: ????head.dbf
PosDatDataFile...........: ????data.dbf
CreateIAPLogfile.........: no

configfile ok!

Allocating resources ... ok!
Reading input mask ... ok!
Reading reference star positions ... ok!
Computing plate constants ... ok!

Operation mode          : unguided
Reference date          : 2005/10/01
Reference time          : 23:31:00
Longitude               : 26.593300 ø
Latitude                : 60.900002 ø
Video brightness        : 178
Video contrast          : 240
Order of plate constants: 3
Center of plate RA      : 23.9236 h
Center of plate DE      : 59.5903 ø
O-C RefStar1            : msqe= 0.43'  l1o= 0.62'   0.16 mag  (B-V= 0.60 mag)
O-C RefStar2            : msqe= 0.45'  l1o= 0.48'  -0.03 mag  (B-V= 1.20 mag)
O-C RefStar3            : msqe= 2.58'  l1o= 2.74'  -0.11 mag  (B-V= 0.40 mag)
.................poistettu reivejä.....................
O-C RefStar58           : msqe= 3.20'  l1o= 3.46'   0.13 mag  (B-V=-0.10 mag)
O-C RefStar59           : msqe= 4.16'  l1o= 4.51'  -0.15 mag  (B-V= 0.00 mag)
O-C RefStar60           : msqe= 1.19'  l1o= 1.31'  -1.18 mag  (B-V= 1.40 mag)
Mean Squared O-C        : msqe= 2.43'  l1o= 3.08'   0.44 mag

Initializing framegrabber ... ok!
Initializing screen ... ok!
Reading meteor shower list ... ok!

Number of active meteor showers (2005/10/19): 4
Radiant of epsilon-Geminids (EGE) at (6.87h,27.0ø) rises at 16:33 and sets at 13:57.
It culminates 03:15 at 56.3ø altitude.
Radiant of Orionids (ORI) at (6.09h,15.7ø) rises at 18:20 and sets at 10:37.
It culminates 02:28 at 45.1ø altitude.
Radiant of S-Taurids (STA) at (2.55h,10.2ø) rises at 15:04 and sets at 06:47.
It culminates 22:56 at 41.7ø altitude.
Radiant of N-Taurids (NTA) at (2.51h,17.2ø) rises at 13:58 and sets at 07:49.
It culminates 22:53 at 48.1ø altitude.

Computing position of Moon and Sun ... ok!

The Moon (phase=-0.97) rises at 14:40 and sets at 08:16.
It culminates 23:08 at 47.9ø altitude.
Closest approach to the center of field of view: 40.4ø at 01:18
The Sun sets at 14:46 and rises at 05:12.
Between 16:18 and 03:39 it is below -11ø altitude.

WARNING: Recognition end time is corrected to 03:39!

Initializing PosDat files '1018data.dbf' and '1018head.dbf'... ok!
Creating recognition threshold history file 'metrec.thr' ... ok!
Creating auto-subdirectory '20051018' ... ok!
15:38:08 Initialize flatfield
15:38:19 Start recognition
15:38:20 Suspend recognition
16:21:24 Restart recognition
16:24:45 Meteor #1 at (0.943,0.480)->(0.957,0.449) frames=4 dur=0.18s pixel=3 dir=293ø vel=9.0ø/s å=1.7
         shower=SPO bright=2.2mag (13.947h,77.04ø) -> (13.745h,75.79ø) acc=0.6'
16:24:46 Saving meteor data of #1 ... ok!
16:24:46 Saving image band of 11 frames of meteor #1 ... ok!
16:24:46 Saving sum image of meteor #1 made of 11 frames ... ok!
16:24:46 Restart recognition
16:28:53 Meteor #2 at (0.296,0.271)->(0.285,0.271) frames=4 dur=0.18s pixel=2 dir=182ø vel=4.1ø/s å=1.2
         shower=SPO bright=2.7mag (17.916h,46.56ø) -> (17.946h,45.99ø) acc=0.7'
16:28:54 Saving meteor data of #2 ... ok!
16:28:54 Saving image band of 11 frames of meteor #2 ... ok!
16:28:54 Saving sum image of meteor #2 made of 11 frames ... ok!
16:28:54 Restart recognition
16:38:19 Meteor #3 at (0.415,0.794)->(0.297,0.802) frames=6 dur=0.22s pixel=3 dir=176ø vel=33.9ø/s å=1.8
         shower=SPO bright=1.6mag (20.328h,59.90ø) -> (20.384h,53.14ø) acc=3.0'
16:38:20 Saving meteor data of #3 ... ok!
16:38:20 Saving image band of 12 frames of meteor #3 ... ok!
16:38:20 Saving sum image of meteor #3 made of 12 frames ... ok!
16:38:20 Restart recognition

................poistettu rivejä........

03:34:04 Meteor #205 at (0.558,0.891)->(0.610,0.951) frames=6 dur=0.22s pixel=4 dir= 49ø vel=19.4ø/s å=2.0
         shower=SPO bright=1.5mag (7.999h,67.89ø) -> (8.588h,70.17ø) acc=1.4'
03:34:04 Saving meteor data of #205 ... ok!
03:34:04 Saving image band of 12 frames of meteor #205 ... ok!
03:34:04 Saving sum image of meteor #205 made of 12 frames ... ok!
03:34:04 Restart recognition
03:34:08 Suspend recognition
03:39:00 Maximum recognition time reached!
03:39:00 Saving flatfield ... ok!
03:39:00 Saving sensitivity image ... ok!
Freeing resources and finishing ... ok!

Observing Statistics
====================
start of observation     : 2005/10/18 15:38:20
end of observation       : 2005/10/19 03:34:07
effective observing time : 10 h 8 m 57 s

# active meteor showers  : 4
# observed meteor showers: 4
# observed meteors       : 105

Sporadics (SPO)          : ä=57, í=1.6 mag
Orionids (ORI)           : ä=35, í=1.4 mag
N-Taurids (NTA)          : ä=6, í=1.6 mag
S-Taurids (STA)          : ä=4, í=1.4 mag
epsilon-Geminids (EGE)   : ä=3, í=1.3 mag

Esimerkkiloki kattaa yhden havaintoyön, n. 10 h. Listauksen alussa toimintaparametrit, sekä n. 50 kpl referenssitähtiä, joiden avulla ohjelma tietää tähtitaivaan asennon ja korjaa optisia vääristymiä tähtien paikkamittausten avulla. Niitä seuraavat havaitut meteorit ja muut tapahtumat, joista on jälkiseulonnassa katsomalla poistettu satelliitit, pilvet ja linnut, sekä lopussa yhteenveto, jossa mm. parvikohtaisesti lukumäärät ja keskikirkkaudet. Jokaisesta meteorista on lisäksi kuvakentittäin paikkakoordinaatti- ja kirkkaustiedot, sekä kuvatiedostot. Ohjelma assosioi alustavasti käyttäjän iloksi reaaliaikaisesti meteorit parviin, tai sporadisiksi.

Tarkempi iteroiva analyysi voidaan suorittaa jälkikäteen PostProc- ohjelmalla, jossa siinäkin on vielä omat puutteensa. Lopputulos riippuu melkoisesti asetuksista. Liian kriittisillä asetuksilla jäävät tunnetutkin meteoriparvet löytymättä, toisaalta liian löyhillä asetuksilla syntyy haamuparvia huikeilla todennäköisyysarvoilla. Graafisella BT-kartalla saattaa muutaman meteorin outburstin löytää helpommin. Realistisemman kuvan taivaan tapahtumista saa vasta käsittelemällä koko IMO:n videometeoridataa, mutta siihen ei edes muutaman koti-PC:n teho riitä.

Toinen ohjelmavaihtoehto on japanilainen UFOCapture, jossa on datan jälkikäsittelyssä mahdollisuus assosioida tallennetut meteorit parviin ja plotata niiden mahdolliset radiantit. Se ei kuitenkaan tee IMO:n videokomission formaatin mukaisia lokeja tai muita tiedostoja, joten IMO ei vastaanota UFOCapturen tallenteita.

UFOCapture vaatii suorituskykyisen PC:n nopealla prosessorilla ja n. 200 € hintaisen videosiepppauskortin, sekä 140 € hintaisen käyttäjälisenssin. Kun MetRecille kelpaa v. 2000 tai uudempi käytetty PC, mutta videosieppauskorttiin kuluu n. 300 € enemmän rahaa, eli hinnallisesti näissä laitteistoissa ei ole eroa, jos koko laitteiston joutuu ostamaan kaupasta. Jos PC:n saa ilmaiseksi, MetRec-järjestelmän hinnaksi jää 550 € + kamera, kun UFOCapturelle teholtaan riittävästä PC:tä joutunee maksamaan n. 500 € tai enemmän + 200 € videokortti + 140 € lisenssimaksu + kamera.

Kuva Kolmen kamera-aseman yhdistetty vanajatkekartta orioniden maksimiyöltä. Kuvassa myös taurideja, pikkuparvia ja sporadisia meteoreita. Väri kuvaa eri nopeusratkaisuille radiantin mahdollista sijaintia vanan jatkeella.

Kerätyn datan jälkianalysoinnissa voidaan etsiä mm. uusia radiantteja, tai tehdä grafiikkaa jo tunnetuista radianteista, tutkia meteorien esiintymisten rypälöitymistä, tehdä parvista aika-aktiivisuusprofiileja, laskea moniasemakameroilla kuvatuille meteoreille aurinkokuntaratoja, määrittää mahdollisten meteoriittien putoamispaikkoja ja tutkia monia muita meteoreihin liittyviä ominaisuuksia.