Inspector

Aufgabe

Das Inspector-Modul führt zwei unabhängige Analysen an einem Sternfeld durch. Jede wird separat aktiviert — keine, eine, die andere oder beide gleichzeitig:

• Inspector-Analyse — optische Qualität über das gesamte Bild, auf einem fokussierten Bild. Sie erzeugt drei ergänzende Karten (HFR pro Zone, Sternlängung, Eckenmosaik), mit denen sich optische Fehler wie Tilt, Koma oder Feldkrümmung diagnostizieren lassen.
• Collimator-Analyse — optische Kollimation (Spiegelausrichtung) von Newton-, RC- (Ritchey-Chrétien) und SC-Teleskopen (Schmidt-Cassegrain), auf einem defokussierten Bild. Sie analysiert das gesamte Sternfeld und zeigt fortlaufend die Kollimationsabweichung und die Korrekturen je Schraube an. Halbmanuell: Die Software defokussiert, nimmt auf und analysiert in einer Schleife, während der Benutzer physisch an den (nicht motorisierten) Kollimationsschrauben dreht und dabei die visuelle Rückmeldung nahezu in Echtzeit aktualisiert sieht.

Die Analyse kann auf einem live von der Kamera aufgenommenen Bild oder auf einer von der Festplatte geladenen FITS-Datei durchgeführt werden.

Benötigte Geräte

Auswahl der Analysen

Beide Schalter sind unabhängig voneinander (nicht exklusiv) und werden mit dem Profil des Moduls gespeichert. Wird eine Analyse deaktiviert, werden ihre Ergebnisbilder gelöscht, damit niemals eine veraltete Karte neben einer frischen Karte aus einem anderen Bild angezeigt wird.

Parameter

Aufnahme

Analyse

Defokussierung

Erzeugte Karten (Inspector-Analyse)

HFR-Karte

Die HFR-Karte teilt das Bild in ein N×N-Raster (gemäß dem Parameter Zoning). Für jede Zone wird die mittlere HFR über alle erkannten Sterne berechnet und dann über die 8 Nachbarzellen geglättet.

Die Farbe jeder Zone reicht von grün (beste HFR) bis rot (schlechteste HFR).

Als Überlagerung:

• Blaue Kreise um jeden erkannten Stern, mit einem zur individuellen HFR proportionalen Radius
• Weißes Rechteck, das die Zentren der vier Quadranten verbindet, dessen Form die HFR-Verteilung widerspiegelt: ein perfektes Quadrat zeigt ideale Gleichmäßigkeit an
• HFR-Wert jedes Quadranten (oben-links, oben-rechts, unten-links, unten-rechts) und globale HFR, in Bogensekunden ausgedrückt

Formkarte (Aberrationen)

Die Formkarte analysiert die Sternlängung pro Zone. Für jede Zone des Rasters wird ein Strich gezeichnet:

• Orientierung: Richtung der Hauptachse der Sterne (Mittelwinkel)
• Länge: proportional zur Längung a/b − 1 (Verhältnis große Achse / kleine Achse)

Ein kurzer und gleichmäßiger Strich über das gesamte Bild zeigt runde Sterne an. Lange Striche am Rand deuten auf Koma oder Astigmatismus hin.

Eckenmosaik

Das Mosaik setzt neun Patches der Größe Eckengröße zusammen, die aus neun Positionen des Originalbilds extrahiert und in einem 3×3-Raster angeordnet werden:

Oben-links   |  Oben-Mitte   |  Oben-rechts
Mitte-links  |  Zentrum      |  Mitte-rechts
Unten-links  |  Unten-Mitte  |  Unten-rechts

Diese Ansicht ermöglicht den direkten Vergleich der Sternqualität in der Mitte und an den Rändern des Feldes.

Kollimationsanalyse

Ein defokussierter Stern erscheint als Ring (“Donut”), dessen Form und Zentrierung Aufschluss über die Kollimation geben. Im Gegensatz zu einem klassischen Ansatz, der einen einzelnen Stern intra- und extrafokal vergleicht, nutzt die Kollimationsanalyse alle Sterne eines einzigen Felds in einer einzigen Aufnahme:

1. Defokussierung (automatisch über den Focuser oder manuell)
2. Aufnahme eines Bilds mit mehreren im Feld verteilten Sternen
3. Erkennung jedes verwertbaren Donuts und Berechnung eines Verformungsvektors pro Stern
4. Regression über alle Vektoren zur Bestimmung des globalen Kollimationsvektors
5. Umrechnung in eine anzuwendende Korrektur für jede der 3 Schrauben
6. Neue Aufnahme, neue Analyse, kontinuierliche Schleife bis zur Konvergenz

Warum das Vollfeld ausreicht

Für einen Stern an Position P im Bild (auf das Bildzentrum bezogenes Koordinatensystem) folgt der beobachtete Verformungsvektor einem linearen Modell:

D(P) = C - k·P

wobei C der gesuchte Kollimationsvektor ist (konstant, unabhängig von der Position im Feld) und k den Effekt der Feldkoma zusammenfasst (eine normale optische Aberration, die auch bei guter Kollimation vorhanden ist und mit der Entfernung zum Zentrum sowie der Öffnung des Teleskops zunimmt). Ein solches Vektorfeld hat immer einen eindeutigen Konvergenzpunkt — mit einigen Sternen an unterschiedlichen Feldpositionen erlaubt eine Regression, den Kollimations- vom Koma-Anteil zu trennen, ohne intra- und extrafokal vergleichen zu müssen.

Die Schaltflächen Go intra/Go extra bleiben für eine manuelle Überprüfung durch den Benutzer verfügbar, sind aber kein Schritt des automatisierten Ablaufs.

Erkennung pro Stern

Für jeden erkannten Stern:

• Lokale adaptive Schwellenwertbildung, dann individuell verfeinert (ein einziger globaler Schwellenwert würde die schwächsten Sterne des Felds benachteiligen)
• Extraktion der Außenkontur des Rings und des Schattens des Sekundärspiegels (falls sichtbar)
• Eine Kreisanpassung nach kleinsten Quadraten an der Außenkontur ergibt das theoretische Zentrum des Sterns — diese Methode bleibt auch bei stark verformtem Ring (sichelförmig, bei starker Dekollimation) zuverlässig
• Der Verformungsvektor ist die Abweichung zwischen diesem theoretischen Zentrum und dem intensitätsgewichteten Schwerpunkt des Rings (Schatten ausgeschlossen)

Regression und Konvergenzpunkt

Die Verformungsvektoren aller erkannten Sterne werden per kleinste Quadrate an das Modell D(P) = C - k·P angepasst. Der erhaltene Vektor C wird in Bogensekunden umgerechnet (Brennweite und Pixelgröße des Sensors) und dann auf die 3 im 120°-Abstand angeordneten Kollimationsschrauben projiziert, um Vorzeichen und Amplitude pro Schraube zu erhalten.

Kollimationskarte

Die Kollimationsanalyse veröffentlicht ihr eigenes annotiertes Bild (das Hauptbild bleibt ein Rohbild). Es enthält für jeden erkannten Stern:

• Die Außenkontur des Donuts
• Einen Verformungspfeil (übertrieben dargestellt, um sichtbar zu bleiben), farbig je nach Amplitude (grün / orange / rot)

Und für das gesamte Feld:

• Ein Bullseye (gepunktete Ringe), zentriert auf dem Bild, das dieselben Toleranzschwellen wie die Qualitätsanzeige darstellt
• Eine Linie, die das theoretische Zentrum des Bilds mit dem berechneten Konvergenzpunkt verbindet

Vor der Kollimation (Beispiel)

Nach der Kollimation (Beispiel)

Angezeigte Werte (Kollimation)

Kollimationsvektor

Korrekturen pro Schraube

Erkannte Sterne

Tabelle mit jedem verwertbaren Stern der letzten Analyse: Position (x, y) und Verformungsvektor (dx, dy) in Pixeln.

Zustände

„Home"-Position des Focusers

Set home speichert die aktuelle absolute Position des Focusers; Go home bringt den Focuser danach wieder dorthin zurück. Die Position wird beim Start nicht gelesen und nicht gespeichert — es gibt keine Garantie, dass der Fokus zu diesem Zeitpunkt zumindest grob stimmt, sie muss daher explizit festgelegt werden. Die Eigenschaft Focuser home zeigt an, ob eine Home-Position definiert ist, und deren Wert; solange Set home nicht verwendet wurde, gibt Go home nur eine Warnung aus und tut nichts.

Laden aus Datei

Das Feld Datei auswählen erlaubt das Laden einer FITS-Datei von der Festplatte zur Analyse, ohne eine Aufnahme auszulösen. Die Analyse startet dann automatisch bei Eingabe des Pfads, gemäß der aktuellen Auswahl der Analysen.

Aktionen

Die Schaltflächen Go intra / Go extra / Go home bleiben während der Bewegung des Focusers gedrückt und werden freigegeben, wenn er das Ziel erreicht.