synth op• 数据种类:无 → image2d(仅由参数决定的算子 —— 不接受图像或数据输入)
• 调用:import astrostack; astrostack.synth_starfield(shape=(128, 128), n_stars=30, flux_min=400.0, flux_max=9000.0, fwhm_px=3.2, psf='gaussian', moffat_beta=2.5, sky=60.0, read_sigma=6.0, shift_row=0.0, shift_col=0.0, n_cosmic=0, cosmic_flux=4000.0, margin_px=6.0, seed=0, field_seed=None, noise=True)(或 opsastrostack.get("synth_starfield"))
合成一张已知的星场 —— 这一族真值的来源。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
星は `flux_min〜flux_max` の対数一様分布から総フラックス(電子)を引き、
画像の縁から `margin_px 以上内側に一様に置く。*psf* が "gaussian"` の
ときは :func:scipy.special.erf による画素の厳密な積分なので、星 1 個の
総和は与えたフラックスに(画像の外へ出た分を除いて)厳密に一致する。
`"moffat"` は Moffat, *A Theoretical Investigation of Focal Stellar Images*,
A&A 3, 455 (1969) の `(1 + (r/alpha)^2)^(-beta)` で、地上の大気が支配する
星像の標準モデル(回折限界の兄弟は :func:optics.airy_pattern)。
ノイズは 1 つの理論しか持たない ——
`Poisson(星 + sky)(:func:photoncount.photon_sample` を
`photons_per_unit=1.0` で呼ぶ)に、その後で宇宙線を足し、最後に
加法ガウスの読み出しノイズ `read_sigma` を足す。順序は物理どおりで、
宇宙線は光子ではない(Poisson 標本化を通さない)。宇宙線の位置は
:func:defectgen.defect_pits の一様点過程に任せる —— 「稀で小さく鋭い、
位置がランダムな付着」は孔食と同じ確率幾何であって、二つ目のモデルを
書く理由が無い。
*shift_row* / *shift_col* は星野全体を副画素で動かす(ディザ)。合成した
真値の座標もその分だけ動くので、位置合わせと drizzle の検算に使える。
Returns `(frame, truth)`:
• `frame —— (H, W)` float64、単位は電子。
• `truth —— dict。rows / cols (N,)` は星の真の中心(整数座標が
画素中心の規約)、`fluxes (N,) は真の総フラックス、fwhm_px` /
`sigma_px / alpha_px / beta は PSF、sky / read_sigma` は
雑音、`cosmic_mask (H, W) bool は宇宙線の画素、noiseless`
`(H, W)` はノイズを載せる前の期待値(検算用)。
seed は 2 本ある。 `field_seed` が星野(座標とフラックス)を、
`seed` がその回の観測(ショットノイズ・読み出しノイズ・宇宙線の位置)を
決める。`field_seed=None なら seed` と同じ値になる。分けてある理由は
実測で見つけた事故で、1 本にしていた最初の版では
:func:synth_frame_series がフレームごとに `seed` を変えた結果
星野そのものが毎フレーム別物になり、位置合わせが 1 対応しか見つけられず
(`frame_align` が正しく fail-closed した)、フレーム間の宇宙線除去は
「全画素が外れ値」を返した。同じ空を撮り直すのと、別の空を撮るのは、
引数 1 つで取り違えられる —— だから型ではなく名前で分ける。
乱数はどちらも `numpy.random.default_rng` なので、同じ seed 対なら
どの機械でも同じフレーム。
Ground truth it reproduces(`tests/test_astrostack.py` で固定):
`noise=False、sky=0、fwhm_px=3.0` の 1 星フレーム(64x64、
フラックス 5000 e-)では、画像全体の総和と与えたフラックスの相対誤差が
1.8e-16 —— float64 の丸め 1 回ぶんで、「ほぼ保存」ではなく保存。
半径 `r の円形開口が拾う割合は 1 - exp(-r^2/(2 sigma^2))` で、
`r = 2 sigma なら 0.8647、r = 3 sigma` なら 0.98889。
Raises `ValueError`: *shape* が小さすぎる / *n_stars* が非負整数でない /
`flux_min > flux_max / *psf* が :data:PSF_MODELS` にない /
`moffat_beta <= 1(積分が発散する)/ margin_px` が画像より大きい /
*seed* が非負整数でない場合。
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者・年份)与用途见上面的族使用指南。
• astro_stacking — py -3.11 examples/astro_stacking.py
• poc_astro_photometry — py -3.11 examples/poc_astro_photometry.py
image2d 作为输入)frame_quality · noise_sigma · cosmic_ray_reject · star_detect · psf_fit · aperture_photometry · frame_align
synth)*Provenance: astrostack.py — ASTROSTACK 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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