在IDL和ENVI中显示新的詹姆斯·韦伯太空望远镜图像
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在IDL和ENVI中显示新的詹姆斯·韦伯太空望远镜图像
Jim Pendleton 2022年7月22日，星期五
美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜是太空中最大的光学望远镜。正如太空科学爱好者所知，望远镜的首批图像已于2022年7月12日向公众发布。然而，可能许多人还不知道的是，来自詹姆斯·韦伯望远镜的一些数据集现已可供公众下载、显示和分析，并且每天都有更多数据上线。
太空望远镜科学研究所的 MAST网站 让任何能连接到互联网的人都能通过下载数据做出新的发现。要从数据中提取有意义的信息，则需要分析工具。IDL® 和 ENVI® 都拥有许多此类工具，使我们能够在图像和光谱数据在太空中被获取后，几乎立刻就能读取、显示和分析它们。
这张伪彩色图像显示了被称为 梅西耶74、NGC 628 或"幽灵星系"的星系的中心区域，使用了詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外仪器于2022年7月获取的数据。点击上方缩略图可查看更高分辨率的图像。
在这篇博客中，我们将描述下载和显示上图中所示数据集的步骤。这只是一个非常简单的仅用于数据展示的演示。我们鼓励您在尝试进行科学有效的数据分析之前，了解各个仪器的功能和限制，并透彻理解所有相关的元数据，更不用说需要具备相应的专业知识了。
第一步是在 STScI MAST 网站 上查询相关数据。查询和下载数据无需登录。但是，为了利用一些更高级的功能（如通知），您可能希望在 MyST服务 上创建一个免费账户。
在“选择一个集合...”下选择“JWST Instrument Keywords”，然后在“Instrument”列表中，选择“MIRI”，即中红外仪器，这是一种收集图像（相对于光谱数据）的仪器。（链接：有关 MIRI 的更多信息可以在此处找到这里。
选择“高级搜索”。
JWST 高级搜索对话框中有许多选项，但在此案例中，我们只需向下滚动到“targname”或“Target Name”过滤器。如果您有喜欢的星系、新星、双星、行星等，您可以在这里找到目前已捕获数据的列表。这个列表在未来的几周、几个月和几年里将呈指数级增长，请常回来看看！
在这里，我展开了列表，滚动并选择了“NGC 628”。
在 JWST 高级搜索对话框的左上角，点击“Search”按钮以检索可用数据列表。在搜索页面左侧的“productLevel”过滤器中，选择“3”，这代表请求那些已经过辐射度校正、配准、坏像素校正等处理的数据。
在这个例子中，我仅选择了三个图像波段：jw02107-o039_t018_miri_f1000w_i2d.fits、jw02107-o039_t018_miri_f1130w_i2d.fits 和 jw02107-o039_t018_miri_f2100w_i2d.fits，即表格中的第1、3、5项。
注意：如果您选择了不同的数据集，并发现图像表格中有“锁”图标，那表明这些数据处于“禁发期”，要到稍晚时候才会公开。与这些采集相关的科学研究者是通过竞争性提案过程获得望远镜使用时间的，在此之前他们拥有这些数据集的独家使用权。
在搜索标签页的工具栏上选择“Basket”图标。
在接下来的“下载管理器”对话框中，选择“Files”表中的“JWST”项，然后点击右上角的“Download”按钮。
在接下来的对话框中选择您喜欢的下载格式，然后点击“Download”。
现在，您的本地计算机上已经拥有了新鲜的、来自卫星的 JWST 图像数据。解压存档文件，并将文件保存在可以从 IDL 或 ENVI 访问的位置。接下来，您将需要 NASA 戈达德太空飞行中心的 IDL Astronomy User's Library。下载此库并使用您偏好的任何技术将其添加到您的 IDL 或 ENVI 搜索路径中。然后将每个 FITS 格式的图像读入浮点数组就非常简单了：
IDL> fits_read, dialog_pickfile(), f1000w
这里我使用了一个变量名，对应于图像 jw02107-o039_t018_miri_f1000w_i2d.fits 的波长波段。星系的感兴趣区域位于图像的左下角，其中包含一些额外捕获的区域（推测用于背景处理）。一个用于显示这个单波段结果的快速命令是：
IDL> image(25 > f100w[700:1900, 20:1000] > 55)
由于图像数据来自光谱的红外部分，从技术上讲，您可以自由地为数据“着色”，以突出您认为合适的感兴趣区域，而无需担心必须代表人眼看到的内容。例如，您可能对旋臂、星系中心核心或尘埃带感兴趣。
要在 ENVI 中显示数据，您可能希望将三个 FITS 图像波段组合成一个 ENVI 可以直接读取的单一图像文件。假设我已将另外两个下载的文件读入变量 f1130w 和 f2100w，要创建（浮点）TIFF 图像，请使用：
IDL> f = fltarr(3, 5648, 2092)
IDL> f[0, *, *] = f1000w
IDL> f[1, *, *] = f1130w
IDL> f2, *, *] = f2100w
IDL> write_tiff, 'ngc628.tif', reverse(f, 3),/float
我们在这里使用 IDL 的“REVERSE”函数来翻转 Y 轴上的数据。TIFF 文件的方向相对于默认的 IDL 数组顺序是颠倒的。接下来，打开 ENVI 并直接导入 TIFF 文件。
至此，您可以访问 ENVI 的所有内置图像处理工具，例如数据拉伸和更改波段顺序。作为一个更具吸引力的用例，您现在可以使用 ENVI 更强大的数据分类和分析工具（如 ENVI 深度学习）在数据中做出新的发现。
Jim Pendleton 是 NV5 Geospatial 公司的专业服务工程师，也是太空望远镜科学研究所的前雇员。
标签：ENVI IDL James Webb Telescope
