fullseye

aperture_photometry — ASTROSTACK photometry op

• データ種: image2d × keypoints → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.aperture_photometry(image, centers, r_aperture=5.0, r_inner=8.0, r_outer=12.0, read_sigma=0.0, gain=1.0, supersample=8) (実装を直接呼ぶなら import astrostack; astrostack.aperture_photometry(image, centers, r_aperture=5.0, r_inner=8.0, r_outer=12.0, read_sigma=0.0, gain=1.0, supersample=8)、台帳から引くなら opsastrostack.get("aperture_photometry"))

使い方

円形開口 + 環状背景の測光(古典的な CCD 測光)。

開口内の画素は副画素で重み付けする(supersample^2 点の標本化)ので、 半径が整数でなくても面積が階段状に飛ばない。背景は r_inner〜r_outer の環の中央値(隣の星が環に入っても引きずられない)。

フラックスは sum(w * (I - background))、S/N は古典的な CCD 方程式 (Merline & Howell, Exp. Astron. 6, 163 (1995); Howell, Handbook of CCD Astronomy)::

SNR = F / sqrt(F/gain + A*(B/gain + read_sigma^2))

ここで A は開口の実効画素数、B は背景レベル。read_sigma=0 かつ gain=1 なら純 Poisson の F/sqrt(F + A*B) に落ちる。

Returns 各星 1 つの dict の list(table 語彙)。キーは row / col / flux / background(1 画素あたり)/ area_px(開口の実効 画素数)/ n_annulus / snr / flux_error / mag_instrumental (-2.5 log10(flux)、フラックスが非正なら nan)。

Ground truth it reproduces(tests/test_astrostack.py): ノイズ無しの ガウシアン星(フラックス 10000 e-)に対して、半径 r の開口が拾う割合は 1 - exp(-r^2/(2 sigma^2))。開口を広げれば厳密に一致する —— r = 8 sigma では sigma = 1.0 / 1.5 / 2.0 / 3.0 のどれでも 測定 10000.00000、誤差 -0.0000 %。

小さい開口には系統的な負のずれが残る、という正直な話。 r = 3 sigma では実測が理論を下回る::

sigma = 1.0  ->  9798.57 / 9888.91  = -0.914 %
sigma = 1.5  ->  9850.70 / 9888.91  = -0.386 %
sigma = 2.0  ->  9868.61 / 9888.91  = -0.205 %
sigma = 3.0  ->  9879.86 / 9888.91  = -0.092 %

これはバグではなく画素化そのもの。閉形式は連続なガウシアンを円で積分した 値だが、こちらは「画素の総フラックス × 円に入る面積の割合」を足している。 開口の縁にある画素では、円の内側(中心寄り)の方が実際には明るいので、 画素平均で代表すると必ず少なく出る。誤差が sigma の 2 乗に反比例 して減る(1.0→3.0 で 10 倍)のがその証拠で、標本化が良くなるほど画素平均と 真の分布の差が縮む。開口を広げれば縁の画素の寄与自体が消えるので誤差も消える。

supersample は円の面積の離散化だけを直す(実測: r=4.5 で pi r^2 に対し相対 1.6e-3、r=3 で 2.5e-4)。上のずれとは別の話で、 上げても縁の画素平均の偏りは消えない。

Raises ValueError: 半径の順序が 0 < r_aperture <= r_inner < r_outer でない / supersample が 1 未満 / gain が非正 / centers が (N, 2) でない場合。

参考(サンプルデータ・文献)

• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• astro_stacking — py -3.11 examples/astro_stacking.py
• poc_astro_photometry — py -3.11 examples/poc_astro_photometry.py
• poc_exoplanet_transit — py -3.11 examples/poc_exoplanet_transit.py
• poc_nuclei_ploidy — py -3.11 examples/poc_nuclei_ploidy.py
• poc_real_sky_photometry — py -3.11 examples/poc_real_sky_photometry.py

型が繋がる次の op(table を入力に取れる)

—

同カテゴリ(photometry)

star_detect · psf_fit

---

Provenance: astrostack.py — ASTROSTACK operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。

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