Focus¶

Théorie de la procédure¶

In order to focus an image, Ekos needs to establish a numerical method for gauging how good your focus is. It's easy when you look at an image and can see it as unfocused, as the human eye is very good at detecting that, but how can Ekos possibly know that?

La méthode la plus essayée et testée est celle du Half-Flux-Radius (HFR), qui est la mesure en pixels de la largeur depuis le centre de l'étoile jusqu'à l'intensité accumulée dont la valeur est la moitié du flux total de l'étoile. À mesure que l'on se rapproche du point de mise au point optimale, la valeur du HFR diminue et atteint un minimum au point de mise au point avant d'augmenter à mesure que l'on s'éloigne de ce point. Cette méthode a été utilisée sur de multiples équipements et a montré sa robustesse dans beaucoup de situations.

En plus de la méthode HFR, Ekos gère d'autres mesures de mise au point, telles que le HFR ajusté, le FWHM, le nombre d'étoiles et la puissance de Fourier. La recommandation est de débuter avec cette méthode et une fois qu'elle est bien maîtrisée d'en tester d'autres.

Après le traitement d'une image par Ekos, il sélectionne l'étoile la plus brillante et commence à mesurer son HFR ou il sélectionne en ensemble d'étoiles correspondant aux critères qui ont été réglés et calcule un HFR moyen. Il peut sélectionner une étoile automatiquement ou vous pouvez lui indiquer quelle étoile utiliser. Il est en général recommandé de permettre à Ekos de choisir un ensemble d'étoiles.

Ekos propose 4 algorithmes différents de mise au point : parmi « Linéaire 1 passe », « Linéaire », « Itératif », « Polynomial ». L'algorithme « Linéaire 1 passe » est celui recommandé.

Linear 1 Pass: In the Linear 1 Pass algorithm, Ekos establishes a V-Curve and fits a curve to the data to find the focus solution. It then moves to the calculated minimum. Key features include:

L'algorithme compense le jeu du moteur de mise au point.

L'algorithme est rapide puisqu'il nécessite une passe pour identifier la mise au point optimale.

L'algorithme utilise une régression plus sophistiquée pour identifier la position optimale de la mise au point.

L'algorithme peut être finement contrôlé par l'utilisateur grâce à de nombreux paramètres tels que la taille et le nombre de pas et la manière de gérer les points de valeur aberrantes.

Si le moteur de mise au point se comporte de manière déterministe, c'est-à-dire s'il se déplace toujours à la même position pour une commande donnée, alors cet algorithme est le meilleur.

Linear: In the Linear algorithm, Ekos steps outward from its starting point then moves inward taking regular datapoints through the point of optimum focus and then further inward, to draw a V-Curve. It then fits a quadratic curve to the datapoints and calculates the point of optimum focus. It then moves out again past the point of optimum focus, halves the stepsize and moves in again for a second pass. It looks to follow the curve from the first pass and find the minimum HFR. Due to randomness in the HFR measurements it uses the % tolerance to help decide when it has found a solution. Key features include:

L'algorithme compense le jeu du moteur de mise au point.

L'algorithme est lent car il nécessite deux passes pour identifier la mise au point optimale.

L'algorithme utilise une régression pour déterminer la position optimale de la mise au point à la première passe puis utilise un pourcentage de tolérance pour s'arrêter aussi près que possible de ce HFR à la seconde passe.

L'algorithme peut être finement contrôlé par l'utilisateur grâce à de nombreux paramètres tels que la taille et le nombre de pas.

If the focuser behaves in an inconsistent way, i.e. when commanded to go to position X, there is variability in the position it goes to, then this algorithm will be the best to use as it has some built in tolerance for this variability.

Iterative: In the Iterative algorithm, Ekos operates iteratively by moving in discrete steps, decided initially by the user-configurable step size and later by the slope of the V-Curve, to get closer to the optimal focus position where it then changes gears and performs smaller, finer moves to reach the optimal focus. The focus process stops when the measured HFR is within the configurable tolerance of the minimum recorded HFR in the process. In other words, whenever the process starts searching for a solution within a narrowly limited range, it checks if the current HFR is within % difference compared to the minimum HFR recorded, and if this condition is met then the Autofocus process is considered successful. The default value is set to 1% and is sufficient for most situations. The Step options specify the number of initial ticks the focuser has to move. If the image is severely out of focus, we set the step size high (i.e. greater than 250). On the other hand, if the focus is close to optimal focus, we set the step size to a more reasonable range (less than 50). It takes trial and error to find the best starting tick, but Ekos only uses that for the first focus motion, as all subsequent motions depend on the V-Curve slope calculations. Key features include:

L'algorithme repose sur un jeu du moteur de mise au point bien contrôlé.

L'algorithme peut être rapide en utilisant un nombre minimum d'étapes.

L'algorithme fonctionne grâce à un paradigme « acceptable » selon lequel il s'arrête quand le HFR se trouve dans une plage de % de tolérance du minimum perçu.

Polynomial: In the Polynomial algorithm, the process starts off in Iterative mode, but once we cross to the other side of the V-Curve (once HFR values start increasing again after decreasing for a while), then Ekos performs quadratic curve fitting to find a solution that predicts the minimum possible HFR position. Key features include:

L'algorithme repose sur un jeu du moteur de mise au point bien contrôlé.

L'algorithme peut être rapide en utilisant un nombre minimum d'étapes.

L'algorithme utilise une régression pour déterminer la position optimale de mise au point.

Groupe du train optique¶

Le groupe du train optique affiche le train optique actuellement sélectionné. C'est par défaut le train d'acquisition primaire mais d'autres trains peuvent être sélectionnés. Il consiste en :

Train: The Optical Train currently in use by the Focus tab. Hover the mouse over this field for a more detailed description of the selected train.

Edit Button: Brings up the Optical Train dialog to view and potentially change the optical trains.

Les paramètres de mise au point sont enregistrés pour chaque train optique automatiquement, ainsi plusieurs trains peuvent être gérés séparément pour différentes configurations avec différents paramètres.

Lors de la création d'un nouveau train optique, le processus de mise au point va tenter de déterminer les paramètres par défaut en fonction d'autres trains optiques similaires. Les attributs devant correspondre sont le moteur de mise au point et le type de télescope. Si c'est le premier train créé pour le moteur de mise au point et le type de télescope sélectionnés, les paramètres par défaut seront également créés.

It is recommended to use the Focus Advisor tool on new Optical Trains to set parameters appropriately.

Moteur de mise au point¶

All INDI-compatible focusers are supported. It is recommended to use absolute focusers for the best results since their absolute position is known on power up. In INDI, the focuser zero position is when the drawtube is fully retracted. When focusing outwards, the focuser position increases, while it decreases when focusing inwards. The following focuser types are supported:

Absolute: Absolute Position Focusers such as RoboFocus, MoonLite, ASI ZWO

Relative: Relative Position Focusers.

Time Based: Time based focusers with no position feedback that adjust focus position by moving for a certain amount of time.

The Focuser field contains the focuser in the attached Optical Train.

For absolute and relative focusers, the step size is in units of ticks and for simple, or time based, focusers, the step size is in milliseconds. The In and Out buttons can then be used to move the focuser by the number of ticks defined in the Initial Step Size field in the Mechanics tab.

Les champs de pas ont 2 parties :

Left Hand Steps: Current focuser position. This is output only and is updated as the focuser moves to reflect the current position.

Right Hand Steps: This is input and allows the user to enter a desired position. When the Goto button is pressed, the focuser is moved from its current position to the position indicated in this field.

On startup, the Left Hand Steps will show the current focuser position. The Right Hand Steps field is defaulted from the Optical Train saved settings. This is useful, for example, if you have several Optical Trains that use the same focuser but solve at different positions. In this case, the Right Hand Steps will contain the last persisted value for this field for the selected Optical Train. So, after swapping equipment and selecting the Optical Train, if the user presses the Goto button then the focuser will be moved to a good place to start focusing from.

The Goto Focus Position button moves the focuser to the position in the righthand Steps field.

The Stop Focuser Motion button stops the in-progress focuser motion.

The Auto Focus button starts an Autofocus run. The Stop button is used to stop the run.

The Capture Image button will take a frame based on the current settings in the Camera & Filter Wheel Group. The Start Framing button will start repeatedly capturing frames until the Stop button is pressed.

Some of the focus algorithms will attempt to cope with being started away from the point of optimum focus, but for predictable results, it is best to start from a position of being approximately in focus. For first time setup, Start Framing can be used along with the In and Out buttons to adjust the focus position to roughly minimize the HFR of the stars in the captured images. When Framing is used in this way, the V-Curve graph changes to show a time series of frames and their associated HFRs. This makes the framing process much easier to perform.

Si vous êtes complètement novice en astronomie, c'est toujours une bonne idée de se familiariser avec son équipement de jour. Cela inclut de trouver la position approximative de la mise au point sur un objet distant et permettra d'avoir un bon point de départ à la nuit tombée.

Camera & Filter Wheel Group¶

Cette section de paramètres gère les réglages de la caméra et des filtres à utiliser lors de la mise au point.

La première ligne de boutons de contrôle permet de régler les paramètres de la caméra.

Exp: The exposure time in seconds.

The Toggle Full Screen button pops the window displaying the focus frame out to a separate window. Pressing it again returns it within the focus window.

The Show in FITS Viewer button pops-up a separate FITS Viewer window to display the focus frame, in addition to the focus frame displayed within the focus window.

The Live Video button brings up the associated popup.

The next row of controls allows Camera parameters to be set. Choose a value from the binning dropdown and then set either the camera gain or ISO.

Binning: Increasing the binning will change the image scale as well as resulting in brighter pixels. It is generally only worth binning above 1x1 if your image scale is oversampled where the increase in image scale does not lead to a loss of resolution. If you wish to increase star brightness try increasing the exposure and / or gain. If you are unsure bin 1x1.

Gain: Set the Gain for the Camera being used to focus. The value needs to be high enough to give a clear star pattern but not so high as to create too much noise to interfere with the focus operation. Some experimentation will be required to find an optimum value. If you are unsure where to start try unity gain for your camera and adjust from there.

ISO: Set the ISO for the Camera being used to focus. Some experimentation will be required to find an optimum value.

La troisième ligne de boutons de contrôle gère la source de température et les filtres :

TS: Select the temperature source from the dropdown. Underneath are displayed the current temperature from the selected temperature source and the change in temperature between when the last successful Autofocus run completed and the current temperature. It is common practice to redo focus after significant temperature changes that alter the telescope's focus point.

Filter: Select the filter to use.

To start focusing it will probably be easier to select the filter that allows the most light through, for example the Lum filter. Click the filter icon to launch the Filter Settings popup. This allows a number of parameters to be set per filter to be used during an Autofocus run.

Reset button will reset the focusing subframe to full frame.

Groupe d'outils¶

Cette section décrit les outils de la mise au point actuellement disponibles.

The Aberration Inspector button starts an Aberration Inspector run. The Stop button can be used to stop the run.

The CFZ button launches the Critical Focus Zone tool.

The Advisor button launches the Focus Advisor tool.

The Force AF checkbox can be used when a sequence is active either in Capture or the Scheduler. When checked, an Autofocus will be triggered at the completion of the currently active subframe.

Focus Options¶

Parameters to configure Focus are accessed by pressing the Options... button. This launches the Options dialog with three panes:

Settings: These are general Focus settings.

Process: Parameters associated with the Autofocus process.

Mechanics: Parameters associated with the focuser mechanics.

Les paramètres sont spécifiques à chaque train optique. Cela permet d'avoir différentes configurations pour différents équipements. Les paramètres sont enregistrés quand ils sont modifiés, ainsi, au démarrage, c'est la dernière configuration du train optique sélectionné qui est chargée.

Focus Settings¶

Paramètres de la section principale :

Auto Select Star: This setting is only relevant if Sub Frame is selected. In this case if Auto Select Star is selected then Ekos will select the star to use for focus; otherwise the user will have to manually select the star using FitsViewer.

Suspend Guiding: Set this option to suspend guiding during an Autofocus run. The purpose of this is to prevent guiding from having problems with defocused stars during the focus process where, for example, the guide scope is attached to the main telescope using an OAG.

Dark Frame: Check this option to perform dark-frame subtraction. This option can be useful in noisy images, where a pretaken dark is subtracted from the focus image before further processing.

Si des pixels chauds causent des problèmes de mise au point, sélectionnez des images Dark et utilisez soit un master Dark ou une carte de défauts.

Dark frames are used by Focus, Alignment and Guiding. See the Dark Library feature within the Capture Module for more details on how to setup Dark Frames.

Full Field: Select to use the full field of the camera. In this mode, focus will automatically select multiple stars for use in an Autofocus run. The alternative to this is Sub Frame.

Sub Frame: Select to use a single star for the Autofocus process. The alternative to this is Full Field where multiple stars will be used by Autofocus. Depending on the setting of Auto Select Star either the user or Ekos will select the star.

Box: Sets the box size used to enclose the focus star when using Sub Frame. Increase if you have very large stars. For Bahtinov focus the box size can be increased even more to better enclose the Bahtinov diffraction pattern.

Display Units: Select the units for display on the Autofocus V-Curve when HFR or FWHM is selected. Pixels and Arc Seconds are supported.

Guide Settle: This option is used in conjunction with Suspend Guiding. It allows any vibrations in the optical train to settle by waiting this many seconds after the Autofocus process has completed, before restarting guiding.

Paramètres de la section sur les masques :

These controls relate to Masking Options to be used when in Full Field mode. The effect of Masking Options can be seen in the FITS Viewer.

Use all stars for focusing: Select this option if all stars of the field should be considered for focusing.

Ring Mask: This option provides two input fields that together define a doughnut over the FOV of the camera. Stars falling outside of the doughnut are discounted from processing. Setting an inner value above 0% causes stars in the centre of the FOV to be discarded. This could be useful to avoid using stars in the target of the image (for example a galaxy) for focusing purposes. Setting an outer value below 100% causes stars in the edges of the FOV to be discarded during focusing. This could be useful if you do not have a flat field out to the edges of your FOV.

Mosaic Mask: A 3x3 mosaic is composed with tiles from the image center, its corners and from the edges. This option is useful if you want to inspect the optics performance - you might know this from the PixInsight Aberration Inspector script. The tile size can be configured in percent of the frame width, with the spacer value specifying the space between the tiles.

Il existe quatre cas d'utilisation pour le masque de mosaïque :

La vérification de la mise au point sur toute la surface du capteur : le masque permet une inspection visuelle facile et la comparaison des étoiles au centre, sur les bords et dans le coin du capteur. Cela est particulièrement utile pour les optiques présentant une aberration lorsque la mise au point n'est pas réalisée à 100%.

La correction de l'inclinaison de l'image : les grands capteurs sont particulièrement sensibles à une distance et une inclinaison du capteur. Dans de tels cas, l'image présente une aberration, surtout dans les coins. Si tous les coins sont touchés par le même effet, alors il est alors nécessaire de corriger les distances. Si ces aberrations sont différentes dans les coins, cela est typique d'une inclinaison du capteur.

Collimating Newtonians: inspecting frames in a defocused state is typically used for collimating Newtonians. See, for example, Tommy Nawratil's The Photonewton Collimation Primer for more details.

Running the Aberration Inspector tool.

Paramètres de la mise au point adaptative :

The next set of controls relate to Adaptive Focus. The idea here is to keep the telescope focused by adapting the focuser position based on changes in environmental conditions without having to perform a full Autofocus run. See the Adaptive Focus section for more details.

Par exemple, la position de mise au point va varier en fonction de la température durant une session d'acquisition. En enregistrant la température entre les prises, il est possible de calculer la différence de température et ensuite de la convertir en un nombre de pas du moteur de mise au point à appliquer entre les prises.

In order to use Adaptive Focus it is necessary to setup some data for your system. In particular you need to tell Ekos how many ticks (and in which direction) to move the focuser when the environmental conditions change. This is covered in the Filter Settings popup. The popup is launched by clicking the filter icon .

Les boutons de contrôle suivants sont disponibles :

Adaptive Focus: Select this option to activate Adaptive Focus.

Min Move: The minimum Adaptive Focus movement allowed.

Adapt Start Pos: Check to allow Adaptive Focus to calculate the start position for an Autofocus run. The starting position is the last good solve position for the selected filter, adapted for environmental changes.

For example, if the current focuser position is 1000, temperature = 4C, and if the Red filter is selected (last good focus position for Red is 990 @ 5C and Ekos is configured to move +3 Ticks / °C). Then, if Adapt Start Pos is off, Autofocus will start at 1000. If Adapt Start Pos is on, Autofocus will start at 990 + (5 - 4) * 3 = 993.

Cette fonctionnalité est utile pour s'assurer que le moteur de mise au point démarrera à une position proche du point de mise au point ce qui impliquera une courbe en V plus symétrique. Cela est particulièrement utile lors de changement de filtres qui ont une position de mise au point très différente.

Il est possible d'utiliser cette fonctionnalité seule sans la mise au point automatique. Il suffit pour cela de cocher la case et laisser la valeur de Pas / °C à zéro. Ainsi la position de départ de la mise au point automatique sera dépendante du filtre utilisé et démarrera chaque processus à la position de mise au point de la dernière position réussie pour le filtre en question.

Max Total Move: The maximum total focuser movement that Adaptive Focus is allowed in the observing session. The purpose of this is as a "dead man's handle" on Adaptive Focus in case it runs away. For example, if the temperature source fails and returns bad temperature readings whilst the equipment is unattended, this could result in Adaptive Focus attempting to make large focuser movements.

If the Max Total Move is reached then Adaptive Focus is unchecked until manually re-checked by the user.

Focus Process¶

Paramètres du processus de mise au point :

Detection: Select star detection algorithm. Each algorithm has its strengths and weaknesses. It is recommended to use SEP, unless you have a specialized use. The following are available:

SEP: Source Extraction and Photometry built in library. This is the default value.

Centroid: An extraction method based on estimating star mass around signal peaks.

Gradient: A single source extraction model based on the Sobel filter.

Threshold: A single source detection algorithm based on pixel values.

Bahtinov: This detection method can be used when using a Bahtinov mask for focusing. First take an image, then select the star to focus on. A new image will be taken and the diffraction pattern will be analysed. Three lines will be displayed on the diffraction pattern showing how well the pattern is recognized and how good the image is in focus. When the pattern is not well recognized, the Num. of rows parameter can be adjusted to improve recognition. The line with the circles at each end is a magnified indicator for the focus. The shorter the line, the better the image is in focus.

SEP Profile: If the star detection algorithm is set to SEP, then choose a parameter profile to use with the algorithm. The following are recommended:

1-Focus-Default: for scopes that do not have a central obstruction such as a refractor.

1-Focus-Default-Donut: for scopes that have a central obstruction such as a Newtonian, SCT, RASA, Ritchey-Cretien, etc.

Algorithm: Select the Autofocus process algorithm:

Linear 1 Pass: This is the recommended algorithm. In this algorithm, Ekos establishes a V-Curve and fits a curve to the data to find the focus solution. It then moves to the calculated solution.

This algorithm supports the older style Quadratic curve type as well as the newer Levenberg-Marquardt Solver for Hyperbolic and Parabolic curves. It will also weight the datapoints in the curve fitting process if Use Weights is checked and run a refinement process if Refine Curve Fit is selected.

Linear: This algorithm builds a V-Curve with approximately Out step Multiple steps on each side of the minimum. Having built the V-Curve it then fits a quadratic equation to the curve (parabolic shape) and uses this to calculate the focuser position giving the minimum HFR. Having identified the minimum it then performs a 2nd pass halving the step size, recreating the curve from the 1st pass. It attempts to stop within Tolerance of the minimum HFR calculated during the 1st pass.

Iterative: Moves focuser by discreet steps initially decided by the step size. Once a curve slope is calculated, further step sizes are calculated to reach an optimal solution. The algorithm stops when the measured HFR is within Tolerance of the minimum HFR recorded in the procedure.

Polynomial: Starts with the iterative method. Upon crossing to the other side of the V-Curve, polynomial fitting coefficients along with possible minimum solution are calculated. This algorithm can be faster than a purely iterative approach given a good data set.

Curve Fit: The type of curve to fit to the datapoints.

Hyperbola: Fits a Hyperbola using a non-linear least squares algorithm supplied by GSL (GNU Science Library). See Levenberg-Marquardt Solver for more details.

Cela est l'option recommandée.

Parabola: Fits a Parabola using a non-linear least squares algorithm supplied by GSL (GNU Science Library). See Levenberg-Marquardt Solver for more details.

Quadratic: Uses a quadratic equation using a linear style least squares algorithm supplied by GSL (GNU Science Library). This is, in effect, a parabolic curve.

Il n'est plus recommandé d'utiliser cette courbe.

Measure: Select Measure to use in the focus process. The following are available:

HFR: Half Flux Radius (HFR) is the recommended measure. When a star is detected, Ekos will calculate the HFR for the star. This is the radius of an imaginary circle, centered on the star center, that encloses half the star's total flux.

La position de la meilleure mise au point correspond au minimum de HFR.

HFR Adj: This feature uses a brightness adjusted HFR calculation to take account of the fact that the HFR for brighter stars is larger than for smaller stars.

L'algorithme ajuste la valeur du HFR mesuré, généralement vers le haut, de telle sorte que le HFR obtenu par cette méthode est plus grand que les valeurs HFR mesurées. Cela ne signifie pas que vous obtenez de moins bons résultats avec cette méthode mais simplement que la mesure est différente.

When using this Measure it is usual to get smaller error bars on the datapoints when Use Weights is selected.

La position de la meilleure mise au point correspond au minimum du HFR ajusté.

FWHM: This feature fits a Gaussian surface to each star and uses that to calculate the Full Width Half Maximum (FWHM) of the star. The FWHM is the width of an circle (or ellipse) centered on the star center reaching the edge of the star at half its maximum intensity.

La meilleure position de la mise au point correspond au minimum de FWHM.

Attendez-vous que le FWHM soit environ le double du HFR de l'étoile.

# Stars: This feature calculates the number of stars in the image and uses this number as the focus measure. The idea is that as you move nearer focus so more stars become detectable.

L'avantage de cette mesure est sa simplicité puisqu'elle ne requiert pas de calculer le HFR ou le FWHM.

La position de meilleure mise au point correspond au nombre maximal d'étoiles.

Fourier: Fourier takes a Fourier transform of the image and calculates the image power in frequency space. The assumption is that for an astronomical image of stars and background, the stars will be gaussians. Under a Fourier transform, a gaussian transforms to another gaussian; but wider stars transform to narrower gaussians in frequency space, and vice-versa. So, at focus, summing up the contents in frequency space, which is in effect a measure of power, will be a maximum.

This follows the main idea suggested by Tan and Schulz in their paper: A Fourier method for the determination of focus for telescopes with stars. Please note that this paper makes other processing suggestions beyond the idea of using Fourier Transforms that are not included within Ekos

Cette méthode est relativement nouvelle dans la communauté astronomique et ne requiert pas de détection d'étoiles. Tan et Schulz rapportent de bons résultats autant avec des télescopes amateurs que professionnels.

PSF: If Measure is set to FWHM, then the PSF widget can be selected for use in fitting a surface to the star. At present just Gaussian is supported.

Use Weights: This is only available with the Linear 1 Pass focus algorithm and Curve Fits of Hyperbola and Parabola. It requires Full Field to be selected. The option calculates the standard deviation of star Measure and uses the square of this (mathematically the variance) as a weighting in the curve fitting process. The advantage of this is that datapoints with less reliable data and therefore larger HFR standard deviations will be given less weight than more reliable datapoints. If this option is unchecked, and for all other curve fitting where the option is not allowed, all datapoints are given equal weight in the curve fitting process.

La déviation standard est dessinée comme barre d'erreur sur la courbe en V pour chaque ensemble de points.

Il est recommandé de cocher cette option.

See the Levenberg-Marquardt Solver for more details.

R² Limit: This is only available with the Linear 1 Pass focus algorithm and Curve Fits of Hyperbola and Parabola. As part of the Linear 1 Pass algorithm, the degree to which the curve fits the datapoints, or Coefficient of Determination, R², is calculated. This option allows a minimum acceptable value of R² to be defined that is compared to the value obtained from the curve fitting process. If the minimum value has not been achieved then Autofocus will rerun. Only one rerun will be performed and even if the minimum R² has not been met the second time, the Autofocus run will still be deemed successful.

Testez pour trouver une valeur appropriée mais un bon point de départ serait 0,8 ou 0,9.

Refine Curve Fit: This option is only available with the Linear 1 Pass focus algorithm and Curve Fits of Hyperbola and Parabola. If this option is checked then at the end of the sweep of datapoints, Ekos fits a curve and measures the R². It then applies Peirce's Criterion based on Gould's methodology for outlier identification. See Peirce's Criterion for details incl Peirce's original paper and Gould's paper which are both referenced in the notes. If Peirce's Criterion detects 1 or more outliers then another curve fit is attempted with the outliers removed. Again the R² is calculated and compared with the original curve fit R². If the R² is better, then the latest run is used, if not, the original curve fit (with the outliers included) is used.

Les valeurs aberrantes sont clairement indiquées sur la courbe en V grâce à un X sur les points.

Il est recommandé de cocher cette option.

Average over: Number of frames to capture at each datapoint. It is usually sensible to start with 1 but increasing this will result in an averaging process for the star Measure selected.

Average HFR check: Similar idea to Average Over but in this case it is the HFR Check datapoint that is averaged over the selected number of frames. In addition, if the Algorithm is Linear 1 Pass then the last datapoint of an Autofocus run, which is the in-focus datapoint, is also averaged over this number of frames. Set a value of 1 to start. This can be increased if there are issues with HFR Check Autofocus runs being triggered by outlying datapoints when the HFR Check runs.

Donut Buster: The intention of Donut Buster is to improve focusing for telescopes with central obstructions that create donut shaped stars when defocused, e.g. Newtonians, SCTs, RASAs, Ritchey-Cretiens, etc.

Donut Buster is only available for Linear 1 Pass, walks of Fixed and CFZ Shuffle, curves fits of Hyperbola and Parabola, and focus measures of: HFR, HFR Adj and FWHM.

When Donut Buster is checked, intermittent curve fitting is suspended and is only activated at the end of the focus sweep. This allows donut buster to better process edge datapoints that may be affected by donuts.

Les sous-options suivantes sont disponibles pour l'option Donut Buster :

Time Dilation x: This feature scales the exposure time during Autofocus from the value entered in the Exposure field for the furthest datapoints from focus. Datapoints near focus are taken with an unscaled exposure. For example, if Focus is setup with an Exposure of 2s and Time Dilation x is set to 4, then when Autofocus moves out to take its first datapoint, an exposure of 2s * 4 = 8s is used. On each successive datapoint the exposure is reduced down to 2s around the point of optimum focus. As the focuser moves through focus, so the exposure is scaled upwards to 8s for the last datapoint.

Le but de cette méthode est d'augmenter la luminosité des points loin de la position optimale qui sont par nature moins brillants que les points proches et donc plus difficile à résoudre par rapport au bruit ambiant.

Outlier Rejection: This is a factor to scale the aggressiveness of the outlier rejection algorithm when Refine Curve Fit is checked. The higher the value the more outliers will be excluded from the curve fitting process. The default value is 0.2.

Scan for Start Position is only available for Linear 1 Pass, walks of Fixed and CFZ Shuffle, curves fits of Hyperbola and Parabola, and focus measures of: HFR, HFR Adj and FWHM.

Cochez cette option pour que l'algorithme de mise au point cherche une position du moteur de mise au point proche de la position optimale. Le but étant que la mise au point automatique démarre aussi prêt de cette position que possible. Les sous-options suivantes sont disponibles :

Always On: When checked Scan for Start Position is always run at the start of Autofocus. When unchecked, it is only run when Autofocus fails and is rerun.

Num Datapoints: The number of datapoints to use in each scan. 5 is a good place to start.

Initial Step size x: A multiplicative factor to apply to the Initial Step size for use in the Scan for Start Position. Default is 1.0.

If Detection is set to Threshold then the following additional field is available:

Threshold: This contains a percentage value used for star detection using the Threshold detection algorithm. Increase to restrict the centroid to bright cores. Decrease to enclose fuzzy stars.

If Detection is set to Bahtinov then the following additional widgets are available:

Num. of rows: The number of lines displayed on screen when using a Bahtinov mask.

Sigma: The sigma of the gaussian blur applied to the image before applying Bahtinov edge detection.

Kernel Size: The kernel size of the gaussian blur applied to the image before applying Bahtinov edge detection.

If Algorithm is set to Linear or Iterative then the following additional widget is available:

Tolerance: The tolerance percentage value is used to help decide when the Autofocus process stops. During the Autofocus process, HFR values are recorded, and once the focuser is close to an optimal position, it starts measuring HFRs against the minimum recorded HFR in the session and stops whenever a measured HFR value is within % difference of the minimum recorded HFR. Decrease the value to narrow the optimal focus point solution radius. Increase to expand solution radius.

Avertissement

Veuillez noter que si cette valeur est trop faible, il est possible que l'algorithme entre dans une boucle qui fera échouer la procédure de mise au point automatique.

Focus Mechanics¶

Paramètres de la mécanique de la mise au point :

Walk: This specifies the way Autofocus will "walk" inwards through its sweep to produce the V-Curve from which the focus solution will be calculated.

Les options suivantes sont disponibles :

Classic: This is the recommended setting. The inward sweep follows a series of steps of equal size (Initial Step Size). The algorithm includes logic to determine when to stop that makes the exact number of steps unpredictable but it will be about 2 * (Out Step Multiple) + 1.

Cette méthode est tolérante aux échecs d'ajustement de la courbe au dernier pas où elle avancera d'un pas supplémentaire et essaiera à nouveau de trouver une solution. Elle est également tolérante à une position de départ éloignée de la position de mise au point point et est par conséquent un bon choix pour la première exécution de la procédure de mise au point automatique.

Parce que cette course est tolérante à des montages très peu parfaits, c'est un choix conservateur, mais au prix de davantage de pas et donc de temps du processus de mise au point automatique.

Fixed Steps: This feature is available in the Linear 1 Pass Algorithm. It is quite similar to Classic but Fixed Steps is used to control the total number of steps taken.

Cet algorithme est plus prévisible que Classique puisqu'il utilise un nombre de pas défini (et sera ainsi plus rapide), mais est moins tolérant aux problèmes d'ajustement de courbe près des derniers points et doit donc être démarré près de la position de mise au point.

When selected, the Out Steps Multiple is replaced by Fixed Steps:

CFZ Shuffle: This feature is available in the Linear 1 Pass Algorithm. It is a variation on Fixed Steps so the comments on that Walk are applicable here as well.

La différence entre Mélange CFZ et Pas fixes réside dans le fait que près du centre de la solution (qui devrait être près de la zone critique de mise au point CFZ), l'algorithme utilisera des pas de la moitié de la taille initiale.

Focuser Settle: The number of seconds to wait, after moving the focuser, before starting the next capture. The purpose is to stop any vibrations in the optical train from affecting the next frame.

Initial Step size: This sets the step size to be used by various focus algorithms. For absolute and relative focusers this is the number of ticks; for timer based focusers this is the number of milliseconds.

Out Step Multiple: Used by the Linear and Linear 1 Pass focus algorithms in the Classic walk, this parameter specifies the initial number of outward steps the focuser takes at the start of an Autofocus run.

Number Steps: Used by the Linear 1 Pass algorithm in the Fixed Steps and CFZ Shuffle walks, this parameter specifies the total number of steps the focuser takes to create the V-Curve in an Autofocus run.

Max Travel: Puts bounds on the amount of travel from the current focuser position that is permitted by the Autofocus algorithms. The purpose is to protect the focuser from travelling too far and potentially damaging itself. On the other hand, the value needs to be big enough to allow sufficient focuser motion to permit the auto focus runs to complete.

Max Step Size: Used by the Iterative algorithm to limit the maximum step size that can be used.

Driver Backlash: See the section on Backlash.

Il existe deux schémas d'utilisation :

Set Driver Backlash to 0 to switch it off and deal with Backlash elsewhere.

Set Driver Backlash > 0 to use Driver Backlash to manage Backlash in the device driver. Note that this field is only editable if the device driver supports Backlash.

Ce champ est le même que celui affiché dans le tableau de bord « INDI » du moteur de mise au point. Il peut être réglé aux deux endroits.

AF Overscan: See the section on Backlash.

Il existe deux schémas d'utilisation :

Set AF Overscan to 0 to switch it off and deal with Backlash elsewhere.

Set AF Overscan > 0 to have the Focus module manage Backlash.

AF Overscan Delay: Delay between the completion of the outward move of an Overscan, and the inward move. Generally most focusers work well with no delay.

Capture Timeout: The amount of time in seconds to wait for a captured image to be received before declaring a timeout. This should only be triggered if there are problems with the camera during the Focus process so set this to a high enough value that it will not occur during normal operation.

Motion Timeout: The amount of time in seconds to wait for the focuser to move to the requested position before declaring a timeout. This should only be triggered if there are problems with the focuser during the Focus process so set this to a high enough value that it will not occur during normal operation.

Mise au point de la zone critique de mise au point (CFZ)¶

Paramètres de la mise au point de la CFZ :

Algorithm: This specifies the Critical Focus Zone (CFZ) algorithm. The purpose of this is to calculate the CFZ for the equipment attached in the Optical Train. It is not necessary to use this functionality in order to successfully focus, but it provides useful information if correctly configured.

Cet algorithme nécessite un peu de connaissance pour le configurer correctement. Il existe quantité d'information sur Internet.

The idea of the CFZ dialog is that it starts with data from the Optical Train used in the Focus tab and uses that to calculate the CFZ. The user can adjust parameters to do "what-if" scenarios to see how it affects the CFZ. Clicking the Reset to OT button resets any adjusted parameters to the Optical Train values.

If the Display box is checked then the CFZ is drawn on the V-Curve after Autofocus successfully completes.

It is necessary to specify the Step Size parameter which specifies in microns how far one tick moves the focal plane. For refractors there is usually a 1-to-1 relationship between moving the focuser which moves the telescope draw-tube mechanism and the focal plane movement. For other types of telescope the relationship is likely to be more complex. Refer to details of your telescope / manufacturer for this information.

Les algorithmes suivants sont disponibles :

Classic: This is the recommended setting. The equation used is displayed in the top right of the dialog and is the equation most commonly seen on the internet. The equation comes from a linear optics treatment using the Airy Disc and is acknowledged to have limitations. For this reason it includes a "tolerance" factor that can be adjusted by the user. For example, in the often quoted “In Perfect Focus” article by Don Goldman and Barry Megdal in Sky & Telescope 2010 they suggest setting t=1/3.

Wavefront: The equation used is displayed in the top right of the dialog. The equation comes from a wavefront approach to the CFZ. Again, it has limitations and again, for this reason it includes a "tolerance" factor that can be adjusted by the user.

Gold: This method is based on work done by Gold Astro and presented here.

Tolerance: This is used by Classic and Wavefront algorithms and is a scaling factor between 0 and 1.

Pour l'algorithme Classique, Goldman et Megdal suggère la valeur 1/3.

Pour l'algorithme du front d'onde, certains suggèrent la valeur 1/3 ou même 1/10.

Tolerance (τ): This is used by the Gold algorithm and is a focus tolerance as a percentage of total seeing. The Gold website suggests 3-5% for a good focuser or 1-2% for a top quality focuser. See the Gold Astro website for more details.

Display: Check this box to display the calculated CFZ on the V-Curve after a successful Autofocus run. It is displayed as a yellow moustache.

Reset to OT: Press this button to reset any parameters to values defaulted from the currently connected Optical Train.

Wavelength (λ): This is the light wavelength to use. It is defaulted from the currently used filter. Remember to set this up in Filter Settings for your filters.

Aperture (A): This is the aperture of the telescope in mm. It is defaulted from the currently connected Optical Train.

Focal Ratio (f): This is the focal ratio of the telescope. It is defaulted from the currently connected Optical Train.

FWHM (θ): This is used by the Gold Algorithm and is the total seeing. This is the combined contribution of the diffraction limit of your telescope and the astronomical seeing. The Gold Astro website describes how you might approximate the total once you have values for the individual contributions.

CFZ: This is calculated CFZ in microns and in ticks.

Step Size: This must be input by the user (as it cannot be calculated by Ekos). It relates how far 1 tick moves the focal plane in microns.

Pour un réfracteur, c'est la distance de déplacement du tube quand le moteur de mise au point se déplace d'un pas. Vous pouvez peut-être obtenir cette valeur des spécifications de votre moteur de mise au point (le nombre de pas pour un tour complet du moteur) et du pas de filetage de votre télescope ainsi que de tout autre engrenage impliqué dans le mouvement.

Alternativement, vous pouvez mesurer la distance totale de mouvement de tube depuis la position fermée jusqu'à l'ouverture complète (faites attention de ne pas forcer le tube) à l'aide d'une règle. En prenant la différence (en pas), vous obtiendrez le nombre de pas de déplacement. À partir de cela, vous pouvez calculer la distance en microns d'un seul pas.

Les autres types de télescope ont une autre manière d'ajuster le plan focal, comme par exemple, en déplaçant les miroirs primaires et secondaires. Vous devrez obtenir la taille de pas de la documentation ou trouver comment la mesurer en tenant compte de ce qui a été décrit ci-dessus.

CFZ Camera: The pixel size of the camera attached via the Optical Train may have a limiting effect on the CFZ. So an equivalent CFZ for the attached camera is calculated assuming a Nyquist 2* limit.

Final CFZ: This is the larger of the CFZ calculated using the selected algorithm for the specified parameter and the CFZ Camera. It is the display value and is, in effect, the CFZ of your equipment.

Focus Advisor¶

The Focus Advisor dialog is a feature to assist with setting up of focus parameters. To use, select the required options and press Run. This is currently an experimental feature.

Le but de l'Assistant de mise au point est d'aider les personnes qui ont des difficultés pour utiliser le module de mise au point d'Ekos. Ce module est riche en fonctionnalités et contient beaucoup de paramètres qui doivent être réglés de manière cohérente entre eux pour donner de bons résultats. L'Assistant est conçu pour aider à régler les paramètres de base pour obtenir la mise au point, mais n'est néanmoins pas conçu pour obtenir la meilleure mise au point possible pour votre équipement ; il sera donc nécessaire d'expérimenter avec votre montage pour obtenir cela. Mais cela est un bon point de départ pour ces tests.

Ainsi, le conseiller de mise au point est destiné aux utilisateurs moins expérimentés.

Si le conseiller de mise au point ne donne pas de bons résultats, pourquoi ne pas ouvrir une discussion sur le forum afin de permettre de l'améliorer pour donner de meilleurs résultats dans le futur ? Cela permettra de l'améliorer avec le temps.

En cliquant sur le bouton du conseiller de mise au point, une série de paramètres est recommandée, fondée sur le train optique que vous êtes en train d'utiliser dans le module de mise au point.

There are 4 checkboxes on display that by default are all checked. Some can be toggled off if required. For example, Update Parameters will reset most parameters to standard settings. Once run, it is not necessary to repeatedly run this option so the associated checkbox can be toggled off for subsequent runs.

Les boutons de contrôle suivants sont disponibles :

Help: Press this button to launch the Focus Advisor Help dialog:

The Help dialog shows details of the current Optical Train at the top. Then comes a table comparison of the value of each Focus parameter in Focus Settings versus the value suggested by Focus Advisor. This allows you to see what Focus Advisor would update if Update Parameters were checked and Focus Advisor run.

The Show Only Changes checkbox determines whether all parameters are listed or only those that differ from the Focus Advisor recommendation. The Close button closes the Help dialog.

Run: Press this button to run Focus Advisor for the checked options. The V-Curve will be dynamically updated with progress, as will the Focus Advisor dialog.

Stop: Press this button to stop Focus Advisor. Note that the Stop button on the main Focus panel does the same thing.

Close: Press this button to close the Focus Advisor dialog.

Les options suivantes sont disponibles :

Update Parameters: This sets the parameters in Focus Settings to standard values that should enable Autofocus to successfully complete. Note that parameters are stored per Optical Train so it is a good idea to set this option when starting. Note that some parameters, e.g. step size are better defaulted from a trial and error approach by running Autofocus. So these parameters can be better set by some other options below.

Notez que lorsqu'un nouveau train optique est créé, l'Assistant configure les paramètres par défaut lorsque le train optique est utilisé pour la première fois dans le module de mise au point.

A way to check whether parameters are set appropriately for Focus Advisor is to hit the Help button. See the Focus Advisor Help section for more details.

Also note that subsequent Focus Advisor functions depend on certain parameters being selected, for example the Linear 1 Pass focus algorithm, so it is recommended to run Update Parameters at the start of using Focus Advisor.

Find Stars: This function is designed to search the range of motion of the focuser to locate stars. If stars are already visible in subframes then there is no need to run this function.

L'algorithme commencera à la position de mise au point actuelle et recherchera une zone vers l'extérieur puis vers l'intérieur de la position de départ à la recherche d'étoiles. Si aucune étoile n'est trouvée, il continuera à étendre la zone de recherche tout en restant dans la plage de mouvement autorisée du moteur de mise au point.

Finalement, soit des étoiles seront localisées, soit toute l'amplitude de mouvement du moteur de mise au point aura été recherchée sans localiser d'étoiles. Dans ce dernier cas, le pas sera réduit de moitié et la recherche reprendra depuis le début.

Le processus de recherche utilise une série de sauts de 10 x taille de pas pour essayer de trouver les étoiles.

Pour utiliser cette fonction, commencez par positionner le moteur de mise au point le plus près possible des étoiles recherchées. Si vous n'avez aucune idée de cette position, l'algorithme trouvera les étoiles mais la recherche prendra beaucoup plus de temps. De plus, utilisez une taille de pas la plus proche possible de la bonne valeur pour votre équipement. Si cette valeur est trop petite, le nombre de pas sera plus grand et à nouveau la recherche prendre plus de temps. Au contraire, si elle est trop grande, la gamme des positions de mise au point où les étoiles sont visibles sera dépassée dans la recherche et le résultat sera qu'aucune étoile ne sera visible. Si vous n'avez aucune idée des bonnes valeurs, laissez celles par défaut et laisser l'Assistant de mise au point se débrouiller.

Here is an example run of Find Stars:

The results table in the Focus Advisor dialog shows a single line for Find Stars. In this case, Find Stars was started at position 70,000 and the Step Size was 250 (giving a Jump Size of 2,500).

No stars were found at 70,000 (point 1 on the V-Curve) so an outward sweep started at 95,000 and moved in 2,500 jump by jump until 70,000 was reached (points 2-11) when the inward sweep started. Stars were first detected at 60,000 (point 15).

L'algorithme continue ensuite à sauter vers l'intérieur jusqu'à ce qu'aucune étoile ne soit trouvée (point 34). Cela donne la plage de positions où les étoiles étaient situées de 15000 (point 33) à 60000 (point 15) avec un centre à 37500.

Coarse Adjustment (without Autofocus): This function is designed to provide coarse adjustment to the start position, Step Size and AF Overscan (or backlash) fields. The purpose is to provide "good enough" values for these parameters in order for the next stage, Fine Adjustment to work. An iterative process is used to home in on acceptable values.

Voici un exemple pour décrire son fonctionnement :

Coarse Adjustment was run from a starting position of 37,500 with a Step Size of 250 and AF Overscan of 0. This is recorded in Run 1 in the results table in the Focus Advisor dialog. The comment column says that the Max/Min Ratio = 0.9 which means that the "Max HFR" / "Min HFR" of the datapoints is 0.9 which is too low. So Focus Advisor starts Run 2 from position 38,875 with an increased Step Size of 803 and Overscan of 250.

Run 2 again had a Max/Min ratio too low, so Run 3 was started.

Run 3 (which is shown in the V-Curve) started from 35548 with Step Size of 2544 and Overscan of 7477. This resulted in a Max/Min of 2.0 which is good enough at this stage. The datapoints form a V-Curve with no obvious uncorrected backlash (this would show as a flat spot on the right hand side of the curve if there was any). So the Coarse Adjustment completes after Run 3.

Fine Adjustment (with Autofocus): This function is designed to provide fine adjustment to the start position, Step Size and AF Overscan (or backlash) fields. Fine Adjustment runs Autofocus including curve fitting and analyses the result to determine whether or not it can be improved. If so, it adjusts parameters and re-runs. An iterative process is used to home in on parameter values.

Voici un exemple pour décrire son fonctionnement :

Fine Adjustment was run from a starting position of 35,548 with a Step Size of 2544 and AF Overscan of 7477. This is recorded in Run 1 in the results table in the Focus Advisor dialog. The comment column says that the Max/Min Ratio = 1.9 which means that the "Max HFR" / "Min HFR" of the datapoints is 1.9 which could be improved. So Focus Advisor starts Run 2 from position 38,092 with an increased Step Size of 4888 and Overscan of 3738. The Overscan value is reduced here to see if a smaller number would adequately compensate backlash.

La passe 2 avait un rapport Max/Min de 4 qui est un peu élevé, et a calculé une valeur de Surbalayage de 8626, donc la passe 3 a été démarré.

La passe 3 (qui est illustrée dans la courbe en V) a commencé à partir de 38092 avec une taille de pas de 4254 et un Overscan de 8626. Cela a abouti à un Max/Min de 3,1, ce qui est bon. Les points forment une courbe en V sans jeu évident non corrigé (cela apparaitrait comme un point plat sur le côté droit de la courbe s'il y en avait). Le R2 de l'ajustement de la courbe est de 0,999, ce qui est également bon, de sorte que le réglage fin se termine après la passe 3.

Réglages des filtres¶

Click the filter icon from either Capture or Focus to open the filter settings dialog. This popup allows the user to configure data associated with each filter, and used for various functions within the system.

La mise au point avec des filtres différents peut être réalisée de trois manières différentes dans Ekos.

Direct Autofocus: When Capture changes to this filter it is possible to automatically refocus this filter. The exposure to use for the selected filter is taken from the Exposure field. This allows, for example, narrowband filters to use a longer exposure than broadband filters during Autofocus.

Check Auto Focus to use the filter in this way.

Autofocus on Lock Filter: It is possible to specify a Lock filter to use when it is required to focus this filter. For example, if the Ha filter is used and an Autofocus run required, it is possible to run Autofocus using the Lum filter and then, when complete, adjust the focus position by an Offset value corresponding to the predetermined focus difference between the Lum and Ha filters (100 ticks in this example). This is useful when, for example, it is difficult to focus some filters directly without excessively long exposure times. Note that this locked filter approach may also be used in the Alignment Module whenever it performs a capture for astrometry.

To use a filter in this way, check Auto Focus, specify the Lock Filter to use and make sure that the Offsets for this filter and the Lock Filter are set.

Use Offsets: It is possible to use filter offsets to adjust focus when swapping between filters, without running Autofocus. This requires some setup work ahead of time but has the advantage of reducing the number of Autofocus runs and therefore reducing the time spent autofocusing.

In order to use this feature it is necessary to work out the relative focus position between all filters that you wish to use this functionality for. For example, if Lum and Red have the same focus position (they are parfocal) but Green focuses 300 ticks further out than Lum (or Red) then setup Offsets for Lum, Red and Green as 0, 0, 300 as shown above. If a sequence is created to take 10 subframes of Lum, then 10 Red, then 10 Green, then at the start, since Lum has Auto Focus checked, an Autofocus will be run on Lum and the 10 subs taken. Capture will then switch filters to Red. Since Red has Auto Focus unchecked no Autofocus will happen and Ekos will look to the Offsets between Red and Lum. In this case 0 - 0 = 0. So the focuser will not be moved and Capture will take 10 subs of Red. Then Capture will swap from Red to Green. Again, Green has Auto Focus unchecked no Autofocus will happen and Ekos will look to the Offsets between Green and Red. In this case 300 - 0 = 300. So Focus will adjust the focus position by +300 (move the focuser out by 300 ticks). Capture will then take the 10 Green subs.

To use a filter in this way, uncheck Auto Focus and make sure that the Offsets for this filter and all other filters that can precede this filter in a sequence are set.

The Offsets can either be worked out by running Autofocus with different filters and manually calculating the relative offsets and entering them into the table or by using the Build Offsets tool.

Configurer les réglages de chaque filtre dans la table :

Filter: Filter Name.

Exposure: Set exposure time (in seconds) to be used when performing Autofocus on this filter. By default, it is set to 1 second.

Offset: Set relative offsets. Ekos will command a focus offset change if there is a difference between the current and target filter offsets. For example, given the values in the example image, if the current filter is set to Red and next filter is Green, then Ekos shall command the focuser to Focus In by +300 ticks. Relative positive focus offsets denote Focus Out while negative values denote Focus In.

Auto Focus: Check this option to perform AutoFocus whenever the filter is changed to this filter.

Lock Filter: Set which filter should be set and locked when performing autofocus for this filter. "--" indicates no Lock Filter. It is not allowed to next filters more than 1 deep, i.e. Red cannot be locked to Blue which is itself locked to Green. A filter cannot be locked to itself.

Last AF Solution: The last successful Autofocus position. Under normal operation Ekos will automatically update this field.

Last AF Temp (°C): The temperature of the Last AF Solution. Under normal operation Ekos will automatically update this field.

Last AF Alt (°Alt): The altitude of the Last AF Solution. Under normal operation Ekos will automatically update this field.

Ticks / °C: The number of ticks to move the focuser when the temperature changes by 1°C. For example, if focus moves out by 5 ticks when temperature increases by 1°C, set this field to 5. If focus moves in by 5 ticks when temperature increases by 1°C, set this field to -5.

Ticks / °Alt: The number of ticks to move the focuser when the altitude changes by 1°Alt. For example, if focus moves out by 0.5 tick when altitude increases by 1°Alt, set this field to 0.5. If focus moves in by 0.5 tick when altitude increases by 1°Alt, set this field to -0.5.

Wavelength: The center of the passband of the filter in nanometers. This is used in some Critical Focus Zone (CFZ) calculations in Focus.

En supplément de la table de données, les contrôles suivants sont disponibles au bas de la fenêtre :

Build Offsets: Press the Build Offsets button to launch the Build Offsets popup.

Capture flats at the same focus as lights: When checked, flats will be taken at the Last AF Solution focuser position.

Prenons un exemple. Si nous avons une séquence d'acquisition débutant avec Lum / Rouge / Vert / Bleu / Sii / Ha / Oiii qui utilise les réglages de la boite de dialogue des réglages de filtres :

Lum : le filtre Lum est configuré pour exécuter une mise au point automatique, ce qui est fait, puis la séquence Lum démarre.

Rouge : le filtre rouge n'est pas configuré pour exécuter une mise au point automatique et possède un décalage de 0. Ainsi quand la séquence Rouge démarre, il n'y aura pas de mise à jour automatique et comme le décalage vaut 0, le moteur de mise au point ne bougera pas.

Vert : le filtre vert n'est pas configuré pour exécuter une mise au point automatique et possède un décalage de 300. Ainsi quand la séquence vert démarre, il n'y aura pas de mise au point automatique et comme le décalage relatif entre le Rouge et le Vert vaut 300 - 0 = 300, le moteur se déplacera de 300 pas vers l'extérieur.

Bleu : le filtre bleu n'est pas configuré pour exécuter une mise au point automatique et le décalage vaut 0. Ainsi quand la séquence bleu démarre, il n'y aura pas de mise au point automatique et comme le décalage relatif entre le Vert et le Bleu vaut 0 - 300 = -300, le moteur se déplacera de 300 pas vers l'intérieur.

Sii : le filtre Sii est configuré pour exécuter une mise au point automatique, est bloqué sur Lum et possède un décalage de 0. Ainsi quand la séquence Sii démarre, il y aura une mise au point automatique sur le filtre Lum et comme le décalage relatif entre Lum et Sii vaut 0 - 0 = 0, le moteur se déplacera vers la position de la solution de la mise au point automatique de Lum.

Ha : le filtre Ha est configuré pour exécuter une mise au point automatique, est bloqué sur Lum et possède un décalage de 100. Ainsi quand la séquence Ha démarre, il y aura une mise au point automatique sur le filtre Lum et comme le décalage relatif entre Lum et Ha vaut 100 - 0 = 100, le moteur se déplacera vers la position de la solution de la mise au point automatique de Lum, puis se déplacera de 100 pas vers l'extérieur.

Oiii : le filtre Oiii est configuré pour exécuter une mise au point automatique, est bloqué sur le filtre Lum et possède un décalage de -100. Ainsi quand la séquence Oiii démarre, il y aura une mise au point automatique sur le filtre Lum et comme le décalage relatif entre Lum et Oiii vaut -100 - 0 = -100, le moteur se déplacera vers la solution de mise au point de Lum, puis se déplacera vers l'intérieur de 100 pas.

Construction des décalages¶

Click the Build Offsets button on the Filter Settings popup to launch the Build Offsets tool. Filter Offsets can either be entered manually into the table in the Filter Settings popup or this tool can be used to assist in creating them.

Note: This utility should not be run during an imaging session as it takes exclusive control of the Focus process whilst it is running.

Pour commencer, configurer les réglages pour chaque filtre dans la table de la boite de dialogue des réglages de filtres, puis lancer l'outil. La boite de dialogue apparait avec une table de filtres avec les colonnes suivantes :

Filter: Filter Name. The first filter has an "*" after the filter name, "Lum *" in the above example. This means that Lum is the reference filter against which offsets for other filters will be measured. Double click another Filter Name to make that filter the reference filter.

Offset: The current offset.

Lock Filter: The current Lock filter.

# Focus Runs: The number of focus runs for this filter. The default is 5. To exclude a filter from the process set this field to zero. Note, the reference filter must have at least 1 run.

When the # Focus Runs have been configured press the Run button to start the automated process.

Press the Stop button to stop the process at any time.

Toggle the Adapt Focus checkbox at any point in the processing to switch between measured Autofocus results and results after Adaptive Focus adjustments have been applied. See the Adaptive Focus section for more details on what Adaptive Focus is.

Prenons un exemple où nous avons 7 filtres : parmi Lum, Rouge, Vert, Bleu, Sii, Ha et Oiii. La huitième position de la roue à filtre est marquée « Vide ». Nous avons lancé le processus 5 fois pour tous les filtres et 0 fois pour Vide (ce qui exclut ce filtre du processus). Dans ce cas, 8 colonnes supplémentaires ont été créées dans la table.

AF Run 1-5: The maximum # Focus Runs selected by the user is 5, so 5 columns have been created, 1 for each AF run solution.

Moyenne : la moyenne des solutions des mises au point automatiques.

New Offset: The offset calculated from the Lum filter. E.g. for Sii 36731 - 36743 = -12

Save: Check to save the offset for this filter when the Save button is pressed. The default is to check these boxes but unchecking allows a value to be ignored whilst saving other filters.

À ce stade il est recommandé de passer en revue les mises au point automatiques pour s'assurer qu'elles sont toutes bonnes. Par exemple faisons l'hypothèse que nous ne sommes pas satisfaits par la 2e mise au point automatique pour le filtre Oiii. Dans ce cas, on pourrait soit :

Modifier cette 2e passe pour indiquer une valeur attendue.

Modifier la colonne du nouveau décalage pour y mettre directement la bonne valeur (en contournant ainsi la logique utilisée pour la calculer).

Supprimer cette deuxième passe en mettant la valeur à 0 (Voir ci-dessous). Dans ce cas, la moyenne et le nouveau décalage pour le filtre « Oiii » seront recalculées à partir des passes 1, 3, 4 et 5, ce qui est affiché dans l'exemple ci-dessous.

Après avoir revu les résultats, l'opérateur peut cliquer sur :

Save: All filters where the Save checkbox is checked will have the New Offset value saved in Filter Offsets for use during the next imaging session.

Fermer : l'outil de construction de décalage de filtre sera fermé SANS enregistrer les données.

If the Adapt Focus box is checked, the AF Runs are updated for Adaptive Focus. See the Adaptive Focus section for more details on the theory of Adaptive Focus. The first AF run (in this example AF Run 1 on Lum) is the basis for the Adaptations. So the temperature and altitude of AF Run 1 on Lum is used as the basis for all the other AF Runs and the data is adapted back to what the AF solution would have been, had it been run at the temperature and altitude of AF Run 1 on Lum.

Dans cet exemple, la mise au point adaptative n'est réglée que pour les ajustements en altitude pour le filtre Rouge. Ainsi les valeurs des passes suivantes seront les mêmes que les valeurs non-ajustées pour tous les autres filtres.

En survolant la passe de mise au point automatique avec la souris, une fenêtre d'aide sera affichée. Dans cet exemple, la souris survole la passe 1 du filtre Rouge. La première ligne affiche le résultat des mesures de la mise au point automatique pour cette passe (36683), les ajustements pour la température (0.0°C) et l'altitude (0.2 degrés Alt). La deuxième ligne affiche les ajustements : 206 au total, 0 pour la température et 205.9 pour l'altitude. La troisième ligne affiche la position 36889.

L'opérateur peut basculer entre les valeurs de la mise au point adaptative et les valeurs brutes. Les valeurs affichées seront celles qui seront enregistrées.

Voici quelques astuces pour utiliser cet outils :

Commencez par vous assurer que l'endroit du ciel où vous souhaitez utiliser l'outil produit de bons résultats pour la mise au point automatique. Un pointage haut dans le ciel permet d'imager à travers moins d'atmosphère et permettra d'avoir des étoiles plus petites et fines. Assurez-vous également d'avoir suffisamment d'étoiles dans le champ. Évitez également un retournement au méridien durant le processus. Pointez une zone identique durant le processus pour que chaque passe utilise plus ou moins le même ensemble d'étoiles. En effet, bien que cet outil permette d'ajuster les variables de température et d'altitude, il fonctionne mieux lorsque ces variables ne changent pas trop durant les différentes passes.

Make sure your equipment is in thermal equilibrium before starting. Calculate roughly how long the utility will take which is the total number of AF runs * time for a single AF run. Try to make sure that the conditions will remain as consistent as possible during this time, e.g. there is enough time before dawn, the moon won't affect focusing of some images more than others, the target won't drop below your horizon during the process, etc.

Réglez le nombre de passes (5 est un bon départ), le filtre de référence (par exemple Lum) et les réglages de la mise au point adaptative. Ensuite lancez l'outil jusqu'à achèvement.

Vérifiez les résultats. Recherchez des valeurs aberrantes pour chaque filtre. Si vous en trouvez, décidez de ce que vous allez en faire, par exemple les supprimer du traitement en mettant 0. S'il y a des filtres avec lesquels vous n'êtes pas satisfaits des résultats, décochez la case Enregistrer pour ceux-ci.

Une fois satisfait, cliquez sur Enregistrer pour enregistrer les décalages de filtres dans les réglages de filtres pour les futures utilisations.

Focus Display¶

The focus display, displays a FITS viewer window onto the frame taken during the focus process. If Ring Mask is selected, then the mask is drawn on the image. All the stars detected by Ekos based on the selected parameters, have their HFR value displayed next to the associated star (unless Measure is set to FWHM).

If Mosaic Mask has been selected then the FITS viewer displays the mosaic 3x3 grid showing the center, edges and sides as configured in the Mosaic Mask options.

La fenêtre possède les options de l'afficheur FITS suivantes (au haut de la fenêtre) :

Zoom In and Zoom Out.

Default Zoom and Zoom to Fit.

Toggle Stretch: Toggle screen stretch on or off.

Toggle Crosshairs: Toggle crosshairs on or off.

Toggle Gridlines: Toggle pixel gridlines on or off.

Toggle Stars: Toggle star detection on or off.

View Star Profile: Launches the View Star Profile dialog.

Courbe en V¶

La courbe en V affiche la mesure de la mise au point (axe y), p. ex. le HFR en fonction de la position du moteur de mise au point (axe x). Chaque point est dessiné sur le graphique par un cercle et un nombre représentant sa valeur. Le nombre de points et le déplacement du moteur sont déterminés par les paramètres choisis.

For certain algorithms, Ekos will also draw a curve of best fit through the datapoints. If Use Weights is selected then error bars are indicated on each datapoint that correspond to the standard deviation in measured value.

The units of the y-axis depend on the selected focus Measure. For example, for HFR, the y-axis will either be in Pixels or Arc seconds depending on how Display Units is set.

If Refine Curve Fit is selected, Focus will check for and potentially exclude outlying datapoints. In this case datapoints 1, 5 and 7 were excluded.

De nombreux paramètres sont affichés sous la courbe en V :

HFR: Displays the star HFR for the most recent datapoint if relevant.

FWHM: Displays the star FWHM for the most recent datapoint if relevant.

Stars: The number of stars used for the most recent datapoint.

Iteration: The number of datapoints taken so far.

Relative Profile...: Invokes the Relative Profile popup.

Clear Data: Resets the V-Curve graph by clearing the displayed data.

Voici une courbe en V avec Mesure réglée à HFR ajusté :

Voici une courbe en V avec Mesure réglée à FWHM :

Here is a V-Curve when Measure is set to # Stars. In this case the Critical Focus Zone (CFZ) Display checkbox has been checked so the CFZ is displayed as well:

Voici une courbe en V avec Mesure réglée à Fourier :

Lors d'acquisitions en boucle, le format du graphique est modifié en une série temporelle où l'axe horizontal représente le numéro de l'image. Cela peut vous aider dans ce processus puisque vous pouvez voir comment la mesure, ici HFR, change entre les images.

Cela est très utile, lorsque par exemple, vous essayez de trouver une mise au point approximative avant d'exécuter une mise au point automatique. Dans ce cas, l'acquisition en boucle est démarrée et les boutons Pas vers l'intérieur et Pas vers l'extérieur sont utilisés pour ajuster la mise au point et l'effet sur la courbe en V.

Profil relatif¶

Le profil relatif est un graphique qui représente les valeurs HFR affichées les unes contre les autres. Les valeurs basses de HFR correspondent à des formes plus étroites et inversement. La courbe en rouge plein représente le profil de la valeur HFR courante, alors que la courbe en vert pointillé représente la valeur précédente. Enfin, la courbe en magenta montre la première valeur HFR mesurée. Ce graphique vous permet de juger de la qualité de la mise au point relative.

Le réglage de la procédure de mise au point automatique¶

The exact settings that work best for a given astronomical setup need to be worked out by the user using trial and error. A good place to start is the Focus Advisor section. Run Focus Advisor and accept its recommendations. It uses the Linear 1 Pass algorithm:

Setup Backlash. See the Backlash section for more details.

Initial Step Size. This is a critical parameter. You may have an idea from other people with a similar setup. If not you can try setting it from the Critical Focus Zone (CFZ) for your equipment. See the CFZ section for more details.

Start near to focus by manually finding focus. Use the Start Framing option and manually adjust the focus to get to approximate focus.

Veillez à avoir suffisamment d'étoiles. L'augmentation de la durée d'exposition permet en général d'obtenir plus d'étoiles (mais rend le processus de mise au point plus long).

Lancez la mise au point automatique. Voici le type de courbe en V que vous recherchez :

En revanche, la prochaine figure montre que la taille de pas initiale a été réglé à une valeur trop basse. Le HFR varie de 0,78 à 0,72, ce qui donne un rapport max/min juste au-dessus de 1. Un autre indice qui montre le mauvais choix de ce réglage est la taille des barres d'erreur qui sont très grandes par rapport aux valeurs de HFR, ce qui signifie que la courbe est interpolée avec beaucoup de bruit et donc que la précision des résultats n'est pas très bonne.

Jeu du moteur de mise au point¶

Le jeu du moteur de mise au point provient très probablement d'une combinaison du jeu du moteur lui-même (par exemple dans les rouages mécaniques), de son attache au télescope et enfin du mécanisme du télescope. Par conséquent, chaque équipement aura ses propres caractéristiques de jeu, même en utilisant le même moteur de mise au point.

Il est important de suivre une stratégie claire pour gérer le jeu et pour configurer la mise au point judicieusement. Il est préférable de gérer le jeu à un seul endroit pour éviter les conflits. Bien qu'il soit possible de gérer le jeu à de multiples endroits (cela a déjà été fait avec succès), ce n'est pas recommandé en général parce que cela peut conduire à des conflits entre les composantes du logiciel et le moteur de mise au point.

Il existe plusieurs manières de mesurer le jeu en pas. Veuillez consulter la documentation de votre moteur de mise au point ou utiliser les ressources d'Internet, le forum de INDI inclus.

Il y a plusieurs points à considérer quand il s'agit de gérer le jeu :

No Backlash: If you are fortunate enough to have a setup with no backlash then it would make sense to set Driver Backlash and AF Overscan off (set to zero).

Backlash Managed by Focuser: If your focuser had the ability to manage backlash itself then you can use this facility and turn Driver Backlash and AF Overscan off (set to zero). Alternatively, if it's possible, you could turn off the focuser's backlash facility and use either the Device Driver or AF Overscan to manage backlash.

Backlash Managed by Device Driver: If your device driver has the ability to manage backlash then you can use this facility and turn off AF Overscan (set to zero). Alternatively, you could turn off the device driver's backlash facility and set AF Overscan.

To know whether the device driver supports backlash, check the Driver Backlash field. If it is enabled and you can set values then the driver supports Backlash. If the field is disabled then the driver does not support Backlash.

AF Overscan: The Focus module can manage Backlash itself by over scanning outward motions by the value in the AF Overscan field. For example, if AF Overscan is set to 40 then whenever Focus moves the focuser outwards, it does this as a 2-step process. Firstly it moves the focuser 40 ticks past where it wants to end up; secondly it moves back in by 40 ticks.

The advantage of AF Overscan is that you do not need to know Backlash exactly, you just need to set the AF Overscan >= backlash. So, for example, if you measure backlash as around 60 ticks then you could set AF Overscan to 80.

AF Overscan is also useful where Backlash is not exactly predictable. For example, if Backlash measurements yield slightly different values, e.g. 61, 60, 59 ticks then by using AF Overscan this inconsistency can be effectively neutralised. Were you to use Focuser Backlash you would probably average the readings and set the value to 60. Sometimes this will correctly take up all the backlash; sometimes it will be a little short; and sometimes it will over correct.

All focuser movements managed by Focus will have AF Overscan applied, including Step Out, Goto, Autofocus runs, Adaptive Focus movements, Adapt Start Pos movements and Take flats at the same position as lights.

Adaptive Focus¶

Ekos prend en charge le concept de mise au point adaptative (MaPA). Sans MaPA, une session typique d'imagerie débuterait avec une mise au point automatique, puis une séquence de poses, puis une autre mise au point automatique, etc. Les mises au point automatiques sont déclenchées par plusieurs facteurs tels que l'heure, un changement de filtre, un changement de température, etc. Ainsi, essentiellement, une séquence lance la prise de poses qui sont légèrement hors de la position optimale de mise au point jusqu'à ce que l'un de ces facteurs déclenchent une mise au point automatique.

L'idée derrière la mise au point adaptative est d'ajuster la mise au point en tenant compte des changements de facteurs environnementaux pour essayer de prendre des poses le plus près possible de la position optimale. L'effet est similaire à une mise au point automatique mais sans la charge de la faire vraiment.

La MaPA est complémentaire aux différents déclencheurs de mise au point automatique qui sont disponibles dans Ekos. Il est ainsi inutile de les modifier pour utiliser la MaPA. D'ailleurs il n'est pas recommandé d'assouplir les conditions de mise au point automatique quand on veut utiliser la MaPA. Toutefois, au fil du temps et de la confiance grandissante en cette méthode, il sera possible de faire moins de mise au point automatique (et ainsi plus d'imagerie). Quoiqu'il en soit, chaque image devrait être plus nette en utilisant la MaPA si la configuration est correcte.

Mais comment savoir si la MaPA est utile avec son équipement ? Peut-être que la méthode la plus simple est d'étudier les images prises juste après une mise au point automatique et de les comparer avec des images prises juste avant la prochaine mise au point automatique. Pouvez-vous voir une différence de netteté ? Si vous possédez un équipement dont le point focal est tolérant aux changements environnementaux entre des mises au point automatiques, alors la MaPA ne va probablement rien vous apporter de substantiel ; dans le cas contraire où la fréquence de mise au point automatique est un compromis entre la qualité des images et le temps d'imagerie, alors il se peut bien que la MaPA va améliorer la qualité des images.

La MaPA permet actuellement de prendre en compte deux variables environnementales : la température et l'altitude de la cible :

Température. Tous les composants du système d'imagerie seront touchés par un changement de la température ambiante. Le plus évident concerne le tube du télescope. Il va se dilater avec une augmentation de température et se contracter avec une diminution, ce qui va modifier la position du point focal. Mais l'atmosphère traversée entre la cible et les composants du télescope seront également modifiés et impacteront la position du point focal.

Il est essentiel d'avoir une bonne source de température disponible pour le module de mise au point afin d'utiliser la fonctionnalité de température de MaPA.

La position de la source de température est laissée au choix de l'opérateur. Mais comme le changement de température a un effet sur plusieurs composants, il n'est de loin pas évident de trouver le meilleur endroit. Il peut s'avérer utile de tester plusieurs endroits pour trouver le meilleur, mais l'idée est de positionner la sonde de température plutôt près du train optique et surtout pas près d'un équipement électronique qui chaufferait la sonde mais pas le tube du télescope. La constance de la position est également importante.

Altitude. Quelques opérateurs rapportent que la position du point focal dépend de l'altitude de la cible. Cet effet est vraisemblablement plus ténu que l'effet dû au changement de température et peut, dans certains cas, être négligé.

Pour utiliser la MaPA, vous devez d'abord choisir si vous souhaitez une adaptation par rapport à la température, l'altitude ou les deux. Si vous débutez avec la MaPA, il est recommandé de commencer avec la température et une fois que ça fonctionne, déterminer si votre équipement bénéficierait d'utiliser l'altitude également.

The first step is to workout the Ticks / °C and/or Ticks / °Alt for your equipment. To do this there is an existing utility in Ekos whereby when Focus logging is enabled, in addition to adding focus messages to the debug log, every time an Autofocus run completes, information is written to a text file in a directory called focuslogs located in the same place as the debug logs directory. The files are called “autofocus-(datetime).txt”. The data written are: date, time, position, temperature, filter, HFR, altitude. This data will need to be analysed outside of Ekos to determine the Ticks / °C and if required the Ticks / °Alt.

Voici un exemple d'un fichier « autofocus-(datetime).txt » :

Actuellement Ekos utilise une simple relation linéaire entre la température ou l'altitude et le nombre de pas. Dans le futur et s'il y a de la demande, on pourrait voir des relations plus sophistiquées. Une relation linéaire fournit la majeure partie des bénéfices de la MaPA et est facile à utiliser. Il existe des relations bien plus complexes qui fournissent des résultats plus précis mais sont bien moins faciles à utiliser. Veuillez noter que les relations plus complexes entre la position de mise au point et la température se comportent de manière plus ou moins linéaire pour les petits changements de température.

A way to get a value for Ticks / °C would be to take the data from the autofocus-(datetime).txt files from a few nights of observing into a spreadsheet and graph focus position against temperature for each filter. Review the data and remove any outliers and plot a line of best fit. Use the line to get Ticks / °C. If you intend to adapt for altitude as well as temperature, then it would be better to use a set of data at similar altitude when calibrating temperature. Then it's possible to calculate the effect of Temperature and remove this from the data when calculating the effect of Altitude.

Vous devrez vous assurer que la position de mise au point est reproductible pour une même température et altitude et qu'il n'y a pas de glissement du moteur de mise au point et de jeu non compensé. De plus, pour la calibration, il est préférable d'éviter de changer de train optique qui pourrait modifier la position de mise au point. Si cela n'est pas évitable et le changement a un effet sur la position de mise au point, il faudra ajuster de manière appropriée les données de mise au point afin qu'elles puissent être comparables.

A simple approach is to start with a small amount of data, say 1 night and use this to calculate, say the Ticks / degree C. Run with this and adjust it over time as you collect more data. A way to check how well AF is performing would be to use Analyze to review how AF had moved the focus over 1 hour. If things are spot on, then where ever AF had positioned the focuser after 1 hour would match the Autofocus result. Where there is a discrepancy, it will be because of randomness in the Autofocus result and miscalibration in the AF Ticks / °C. By doing this regularly you will build knowledge of your equipment and be able to fine tune AF. Below is a screenshot of Analyze configured for Focus where you can see how Focus position changes throughout the imaging session:

Once you have your data you can configure it in the Filter Settings popup. Then in Focus, switch on Adaptive Focus in Focus Settings. At this point, when you run a sequence, Ekos will check after each subframe whether it needs to adapt the focuser position. If so, Focus will do that and then Capture will continue with the next Subframe.

The screenshot at the top of this section shows an example. Ticks / °C is set to 9. Autofocus ran and it solved at 36580 at 10C. Then a simple sequence of 5 subframes was run. The temperature was firstly set to 9C then to 8C. After each subframe completed, Ekos performed an adaptive focus run and where there was a temperature change it calculates the number of ticks to move the focuser. In this example, the focuser was moved inward by 9 ticks on 2 separate occasions, starting at 36580, before moving to 36571 and then to 36562 as shown on the Focus Tab in the Current Position widget and in the message box.

The Adaptive Focus concept has been built into the Build Offsets tool.

Coefficient de détermination R²¶

The Coefficient of Determination, or R², is calculated in order to give a measure of how well the fitted curve matches the datapoints. More information is available here. This feature that is available for the Linear 1 Pass focus algorithm. In essence, R² gives a value between 0 and 1, with 1 meaning a perfect fit where all datapoints sit on the curve, and 0 meaning that there is no correlation between the datapoints and the curve. The user should experiment with their equipment to see what values they can obtain, but as a guide, a value above, say 0.9 would be a good fit.

There is an option to set an “R² Limit” in Focus Settings that is compared to the calculated R² after the auto focus run has completed. If the limit value has not been achieved, then the auto focus is rerun.

Régler une limite pour R² peut être utile pour les observatoires automatisés si la procédure de mise au point donne de mauvais résultats pour une raison isolée. Évidemment, si la raison n'est pas transitoire, une relance du processus n'apportera aucun gain.

Si la limite de R² n'est pas atteinte et qu'une relance ne permet pas non plus de l'atteindre, alors le processus est marqué comme un succès, cela afin d'éviter que le processus ne rentre dans une boucle infinie.

Cette fonctionnalité est désactivée en réglant la limite de R² à zéro.

Résolveur de Levenberg-Marquardt¶

L'algorithme de Levenberg-Marquardt (LM) est utilisé pour résoudre des problèmes de moindres carrés non-linéaires. La bibliothèque GNU Science fournit une implémentation du résolveur. Ces ressources fournissent davantage de détails :

https://en.wikipedia.org/wiki/Levenberg–Marquardt_algorithm

https://www.gnu.org/software/gsl/doc/html/nls.html

The Levenberg-Marquardt algorithm is a non-linear least-squares solver and thus suitable for many different equations. The basic idea is to adjust the equation y = f(x,P) so that the computed y values are as close as possible to the y values of the datapoints provided, so that the resultant curve fits the data as best as it can. P is a set of parameters that are varied by the solver in order to find the best fit. The solver measures how far away the curve is at each data point, squares the result and adds them all up. This is the number to be minimized, let's call it S. The solver is supplied with an initial guess for the parameters, P. It calculates S, makes an adjustment to P and calculates a new S1. Provided S1 < S then we are moving in the right direction. It iterates through the procedure until:

le delta en S est plus petit qu'une valeur donnée (la suite a convergé), ou

le nombre maximale d'itération a été atteint, ou

le résolveur a rencontré une erreur.

Le résolveur est capable de résoudre tant un ensemble de points sans poids qu'avec poids. En substance, un ensemble de points sans poids donne un poids équivalent à chaque point quand le résolveur cherche à interpoler la courbe. Une alternative est de donner un poids à chaque point qui mesure la précision de ce point. Dans ce cas, c'est la variance du HFR de l'étoile pour chaque point. La variance est le carré de la déviation standard.

Pour le moment le résolveur est utilisé pour interpoler une courbe hyperbolique ou parabolique.

Aberration Inspector¶

L'inspecteur d'aberration est un outil utilisant la mise au point automatique pour analyser le backfocus et l'inclinaison du capteur du train optique.

To run Aberration Inspector press the Aberration Inspector button. See Focus Tools for more details. The following criteria must be met in order for the button to be active and the tool to work:

Le moteur de mise au point doit être de type absolu.

L'algorithme de mise au point doit être Linéaire 1 passe.

Un masque de mosaïque doit avoir été appliqué.

Focuser step size needs to be setup. It is the number of microns the focal plane moves for 1 focuser tick. This is setup in the CFZ dialog. See the CFZ section for more details.

Lorsque le bouton de l'Inspecteur est cliqué, une exécution de la mise au point automatique sera lancée, mais, en plus, pour chaque point, de l'information supplémentaire sera enregistrée pour une utilisation ultérieure par l'Inspecteur. La fenêtre de l'Inspecteur sera affichée dès que la mise au point automatique sera terminée.

Le réglage initial pour l'utilisation de cet outil nécessite les points suivants :

Pointer vers une région du ciel connue pour obtenir une bonne résolution. C'est typiquement haut dans le ciel sans obstacle où il y a beaucoup d'étoiles, comme la voie Lactée. La raison pour laquelle il est plus important pour l'inspecteur d'aberration que pour la mise au point automatique d'avoir un ciel très étoilé et que l'analyse de mise au point doit être réalisée pour chaque tuile de la mosaïque. Il faut donc que chaque tuile ait assez d'étoiles pour réaliser une mise au point précise.

Exécuter la mise au point automatique plusieurs fois pour s'assurer que la résolution se fasse correctement et qu'il y ait assez d'étoiles par tuile. Bien que la plupart des paramètres peuvent être utilisés, il est recommandé d'utiliser les paramètres de mise au point automatique qui fonctionnent le mieux avec votre équipement. La raison est que l'Inspecteur d'aberration doit réaliser une résolution pour chaque tuile et pas seulement pour le capteur en entier.

Un masque de mosaïque doit être appliqué. Un peu d'expérimentation sera probablement nécessaire pour trouver le réglage optimal pour votre équipement. Le paramètre à ajuster est la taille de la tuile qui est un pourcentage de la largeur du capteur. Ainsi, plus ce pourcentage est grand et plus la tuile sera grande ; par exemple, pour un capteur 4:3 et une tuile de taille 25%, cela signifie que chaque tuile représente 8% de la surface du capteur. Pour 10%, chaque tuile représente 1% de la surface du capteur. Plus la surface est grande et plus grand sera le nombre d'étoile et meilleure sera la résolution. Toutefois, la raison d'être de l'Inspecteur d'aberration est de fournir de l'information sur l'aberration (backfocus et inclinaison) du capteur, et par conséquent l'information pour chaque tuile sera aussi petite que la surface de la tuile.

La meilleur taille de tuile est la plus petite possible qui permet une résolution pour chaque tuile.

L'inspecteur d'aberration peut être utilisé conjointement avec un périphérique permettant d'ajuster l'inclinaison et/ou le backfocus. La méthode est itérative comme par exemple la collimation du télescope. Les étapes sont :

Exécuter l'Inspecteur d'aberration et obtenir des résultats.

Inspectez les résultats et assurez-vous qu'ils soient bons, c'est-à-dire que le nombre d'étoiles dans chaque tuile est suffisant et que le R² soit acceptable pour chaque tuile.

Ajustez l'inclinaison et/ou le backfocus en utilisant votre périphérique, en se référant aux résultats obtenus.

Relancez l'Inspecteur d'aberration. Cela ouvrira une nouvelle fenêtre. Vérifiez les résultats comme précédemment. Si l'inclinaison et/ou le backfocus s'améliorent, cela signifie que les corrections vont dans le bon sens. Dans le cas contraire, inversez le sens et réessayez. Utilisez le retour de l'ajustement précédent pour le prochain ajustement.

Répétez la procédure jusqu'à parvenir aux limites de votre équipement.

Veuillez noter la valeur de l'ajustement, c'est-à-dire le nombre de tours, le sens (horaire ou antihoraire). Ces réglages dépendent de votre équipement et doivent être trouvés par tâtonnements.

À chaque exécution de l'Inspecteur, une fenêtre s'ouvre et affiche le nombre d'exécution pour chaque tuile. Ainsi, plusieurs exécutions peuvent être réalisées et les résultats comparés. Veuillez toutefois noter la grande quantité de données (environ 10x celle d'une mise au point automatique). Les ressources système associées sont affichées une fois la fenêtre fermée. Il est ainsi recommandé, pour les machines de faibles ressources, de fermer toutes les fenêtres de l'inspecteur avant de commencer d'imager.

Les sections suivantes décrivent les parties de la fenêtre de l'inspecteur d'aberration.

Aberration Inspector V-Curve¶

En haut de la fenêtre se trouvent quelques boutons suivi par la courbe en V. Ce sont :

Tiles: Three options are available:

Tout : les 9 tuiles sont affichées

Centre et coins : la tuile du centre et les 4 tuiles de coins sont affichés.

Centre et losanges intérieurs : la tuile du centre et les 4 tuiles des losanges intérieurs sont affichés.

Labels: Checkbox toggles focus point labels on the V-Curve.

CFZ: Checkbox toggles whether the CFZ moustache is displayed on the V-Curve.

Optimise Tile Centres: If unchecked, the geometrical centre of the tile is used; if checked, the centre of the tile is calculated as an average of the star positions within the tile. Whilst theoretically more accurate to check this option, it is likely to have a significant impact only if the number of stars is small.

Close: Close the Aberration Inspector dialog.

The V-Curve is similar to the V-Curve on the main Focus tab, except each tile is represented by its own curve. The number of curves is determined by the setting of the Tiles combobox. The x-axis displays the focuser position and the y-axis the measure (e.g. HFR) used by Autofocus. Each curve has its own colour and 2 character identifier as displayed in the legend.

Un survol du minimum de la courbe affiche davantage d'informations sur cette courbe.

Aberration Inspector Table¶

The table displays information pertinent to each tile as selected by the Tiles setting.

A tooltip like graphic is displayed when the mouse is hovered over either of the leftmost 2 columns. The graphic displays a picture of the sensor scaled to the dimensions of the sensor. Overlayed on the sensor are the tiles as selected by the Tiles setting. The tiles are scaled appropriately for the tile settings. Each tile is labelled with the Tile Name and the tile corresponding to the row that the mouse is hovering over, is highlighted in the colour of that tile.

Les colonnes suivantes sont affichées :

Tile: The 1 or 2 character name of the tile, e.g. TL = Top Left, C = Centre, etc.

Description: Tile Description, e.g. Top Left, Centre, etc.

Solution: The focus solution. This matches the solution on the V_Curve.

Delta (ticks): This is the delta of the solution for the current table row from the solution of the Centre tile. The Delta of the Centre row will, of course, be zero.

Delta (μm): This is Delta (ticks) converted to microns using the step size in microns as specified in the CFZ Focus tab.

Num Stars: This shows the min / max number of stars detected during the Autofocus run. Usually, the minimum number would be a far out of focus datapoint and the max number would be the in focus datapoint.

R²: R-squared of the curve fit for this tile. See Coefficient of Determination for more details.

Exclude: Checkbox to include / exclude this tile in calculations. By default, if a tile has been curve fitted it will be included; if a tile was not curve fitted then it will be excluded. In addition, the user may decide that a particular tile may contain poor quality data, for example the R² is low; or the number of stars is low. In this case the Exclude can be checked and this row will be excluded from calculations. Note that by excluding some rows, some calculations may not be performed. If the Centre tile is excluded, no calculations can be performed.

Notez également que bien qu'il soit possible d'exclure des tuiles et d'obtenir des valeurs, si les données sont vraiment mauvaises, il est fortement recommandé de relancer l'Inspecteur d'aberration plutôt que de persister avec ces mauvaises données.

The recommended approach is to check the table for quality data and once achieved, move onto analysing the Aberration Inspector Results.

Aberration Inspector Results¶

Les résultats des calculs sont affichés dans cette section, fondés sur les données affichées dans la table :

Backfocus Δ: This is the value of the Backfocus delta. The nearer to perfect backfocus, the lower the backfocus delta. Note that the Backfocus delta gives a clue as to how far out the Backfocus is, in terms of scale and direction, but is not the amount by which the sensor needs to be moved. The relationship between backfocus Delta and how far to move the sensor will vary with the equipment used, and needs to be worked out by the user.

Le champ donne le sens de mouvement du backfocus nécessaire à l'améliorer ; il faut soit le rapprocher du correcteur de champ du télescope, soit l'en éloigner.

Left-Right Tilt: Gives the Left to Right tilt in microns and as a percentage.

Top-Bottom Tilt: Gives the Top to Bottom tilt in microns and as a percentage

Total Tilt: The diagonal tilt in microns and as a percentage.

À nouveau, plus le delta est petit et plus le capteur est près du backfocus parfait. Si l'aplatisseur de champ n'aplatit pas le champ jusque dans les coins du capteur, il est possible de voir cela en positionnant l'option de « Centre et coins extérieurs » à « Centre et losanges intérieurs ». Si les résultats du backfocus sont cohérents entre ces deux options, cela signifie que l'aplatisseur de champ fait bien son travail jusqu'aux coins du capteur.

Il y aura toujours un peu de backfocus, et cela est dû au bruit contenu dans les données. La chose importante est qu'en position de mise au point, les étoiles sont circulaires sur toute la surface du capteur.

Plus le pourcentage d'inclinaison est petit et plus le capteur est parallèle au plan de la lumière provenant de l'aplatisseur et du télescope. Comme pour le delta du backfocus, il y aura toujours un peu de bruit dans les données, ce qui sera présenté comme du bruit. Le point important est la taille des étoiles qui doit être cohérente sur toute la surface du capteur.

Comme ces deux grandeurs sont liées dans les calculs, l'une affectera l'autre et il sera ainsi plus judicieux d'ajuster les deux grandeurs en même temps, par petite touche, plutôt que d'essayer d'ajuster parfaitement l'une avant d'ajuster l'autre.

Aberration Inspector 3D Graphic¶

The 3D graphic displays the sensor tilted as per the Aberration Inspector Results. To help visualise the Petzval surface (see Petzval Field Curvature for more details) of light coming out of the telescope and incident on the sensor the surface is also modelled. The higher the backfocus error, the more curved the Petzval surface.

Le graphique peut être zoomé et tourné à l'aide de mouvements. Pour zoomer, il faut pincer et pour tourner, il faut toucher et déplacer.

Le graphique possède un mode de simulation permettant d'ajuster le backfocus et l'inclinaison à l'aide de curseurs. L'effet de l'inclinaison du capteur et de la surface de Petzval est affiché sur le graphique.

Les options suivantes sont disponibles pour le graphique

Selection: The following options are available:

Aucun : aucune sélection possible

Point : un point peut être sélectionné et ses valeurs affichées.

Tranche : une tranche 2D du graphique 3D est affichée.

Theme: A number of colour themes are available.

Labels: Checkbox to show / hide tile labels on the graphic.

Sensor: Checkbox to show / hide the sensor.

Petzval Wire: Checkbox to show / hide the Petzval surface as a graphic wire.

Petzval Surface: Checkbox to show / hide the Petzval surface.

Sim Mode: Checkbox to toggle Simulation Mode on / off. When off, the graphic displays the sensor and Petzval surface based on the calculated results of the Aberration Inspector run. When on, the sliders for Backfocus, Left-to-Right tilt and Top-to-Bottom tilt are activated, and these can be dragged by the user to adjust the graphic. Hover the mouse over each slider to see the tooltips describing what each slider does.

The 3D graphic is not essential to using Aberration Inspector. All relevant information is displayed in the Table and Results sections of the dialog. Its purpose is to aid the user in understanding Aberration Inspector and to orient themselves with the information the tool provides.