单幅UBAND图像，“平整”问题  （备忘录）
                                                  蒋兆基 2012,11
  过程： d*.fits ---》 p*_?.fit  (?=1,2,3,4)
  得到具有平整天光背景的图像，有利暗星测出。
  处理后的效果：看不出四门拼缝，看不出竖道。
  几经周折，调整方案，更改修正“地点”，曾多批子程序退出，
  走了无数弯路；求统一，“忍痛割爱”已平整图像，定稿如下。

一、约定：
  生成图像的方位（观看， 上北下南，左东右西，标准方位）
  四块ccd方位：  定义
  ccd_1   ccd_3
  ccd_2   ccd_4
  单个CCD，四门读出，定义“块号”
  1  3    各自的“角”的    ( 0,4032)   (4096,4032)
  2  4    x，y pixel坐标    ( 0,0 )     ( 4096, 0 )
  用 2 号门CCD数据做天光平衡“归一”。

二， 问题提出：   
  仅通过“减BIAS”，减“overscan”， 除以“flat”，生成的p*_?.fit
或多或少存在如下问题。
  1. 读出过程，是从 y=2032 （直线方程）处开始，向上为1,3门，向下为
     2,4门。 若在 y=2032 附近存在“一般亮星”，那么overscan就受影响，
     数值增大，最后p*.fit图像上，出现“深沟”。 （12年数据无此现象）
  2. 每个CCD的第四个门，表现总是“差”一些，图像出现“竖道”，数值
     不大，仅几个adu。影响“美观”，影响暗星测光。
  3. 其它CCD的门，也会偶然出现上述情况，随时间变化。
  4. cross talk 不再此解释，容易解决。
     每年的修正系数不同。
  5. 四门不均匀，按理说，可以用各自的平均天光来矫正，但是个别时间段
     就是“矫”不匀，（目视），无论用常用的“高斯拟合直方图”法，
     还是用IRAF求天光方式。
     通常发生在四个天光sigma悬殊的情形下。刚开始观测时容易发生。
  6. 大亮星，大面积天体，需人工干预。合适的地方“采”天光。
  7. 四个角忽亮忽暗。1 号CCD无此现象，4号CCD的1号角尤其严重。
     一般情况下： 天光强，角发暗； 天光弱，角发亮。
     出问题的地方不具有几何对称的图形。
  以上问题，都需要合理矫正，需用统计方法，用程序，用眼睛去解决。
  出发点：天光背景是平整的；有亮源时，背景也是平滑连续的。

三。处理方式归类：
  1-4 问题： 加减“adu数值”， 仅和本块（门）数据有关，  
  5-6 问题： 乘除“系数”。 和其它三块（门）数据有关
  7.  是个非线性问题，目前采用“割除”，面积大小由计算及经验而定。   
  
四。处理程序：
   流程：先 e4b， 再 p4， （g4）看图像，人工干预，重新计算。
 e4b： （人工干预overscan曲线），四门减各自overscan，整图减本月bias；
 p4：  除以当天supersky平场，cross talk修正，（修平单块图像“竖道”）
       统计天光，（四门均衡，以2号门为准），（处理四角）。
 带（）括号者，可有可无，修改参数，反复人工调整。批处理程序名为ef。
         
  1. e4b  减bias（这个BIAS不是通常意义上的BIAS，不含overscan，是个
                             “结构”，理论上应全为0，BATC就无此步）
          减各自的overscan， 具有实时性。
      遇到“大亮星”突起，人为干预，线性内插“削去”overscan曲线。
      overscan曲线的左右端有时也呈异常，也需“撬一下”，“压一下”
      当后续程序p4 处理出结果，在p4中无法调整，回过头来借用调整
       overscan曲线，以达到目的。
      有的overscan曲线存在： 
    A. “沟太宽”， 和p4中平滑窗口大小有关，（p4中的窗口不宜太大。）
       在e4b中内插overscan曲线后。若还能看出“暗带”，说明内插“窗”
       太小。反之，亮则：调小窗口。哪端明显，就在哪端多修正一些。
    B. 两端处理：（背景平滑任务主要在p4中完成，宜在除平场之后）。
       任何一种平滑，两端边界都处理不好。因此，凭肉眼在此“撬，压”

  2. p4： 大量活儿在此，看全部几万幅图像，（感谢Xmanager4,10月家中
      装了10m宽带，能在XP中，在班上家中完成图像观看处理），虽然程序
      已十分自动化，但仍有许多图像要人工反复处理。记录在程序中。
   A。平滑背景，(单门处理), 
      处理“竖道”：在无亮星，无有面天体的情形，背景是一致的，那
      么可以简单地用一个平均值（3 sigma后）来充当标杆，削平填平。
      求“平均值”输入数的取得： 每一列有2016个数。将此2016个数从
      小到大排队。取出第V个数，2048个成一行。用此2048个数求平均。
      V 宜取值为200， 避免了亮源介入。是个可调参量。
      V=0，代表不做修正。 （图像上有彗尾似的竖道）
 
      曲线修正： 当有亮星，附近的背景随之提高。成“曲面”。
      数据仍用上述2048个。定义个平滑窗口大小参数，（150-400）
      先中值平滑，再平均值平滑，再处理曲线两端。用坐标1/2窗口点
      和一个不是端点的窗口点，内插出端点。
      （试过二次曲线，效果还不如线性内插）

      p4中的平滑子程序名为 bias4。
       p4 能输出以上2048一行数据，用plotv99图示平滑过程。
       
       最后定稿：初始化时，使用曲线修正。大大减少人为干预次数。

    B。四门天光
       取出CCD X,Y 中心线附近的区域的ADU，合起来就是一个横贯竖通
       的十字架，单门：取16行列，8*8求平均值一点，才508点，用
       IRAF子程求出，（点多了，还不如点少，不合并不如合并，平滑了
       读出噪声。在后续测光中，各个软件包求天光，各有独自的做法，
       并不采用这里得到的天光值，仅和自己的后续软件有关）
    C. 四门归一。
       子程序名为balence，有个参数为V5，若设为0，代表不做平衡。
       极少时候，做了平衡还不如不做。（目视）
       求平衡，用到上述四个天光值。
       有时候，还是避免不了选取天光区域的正确性，可以目视选定求
       天光区域，当然此时求平衡定是失败，可以调用子程序force，
       给出 1,3,4门，相对于2门的比值，对于g4生成的简约图像，目视
       能分辨出千分之一的差别，当背景增亮（月光，晨光），能分辨出
       万分之五。
    D. “坏角”
       上面已谈及，在此介绍流程。
       取角300*300阵，合并成30*30的阵。
       （每百点出一个数，中值法，取第30点）
       取30*30 对角线的中值点30点。（5点取中)
       坏角最严重的情形，在X,Y延伸方向上，不超过200点，
       以向内端点为基准（也取中），（局部天光更可靠）
       角端的点与其比较，计算坏点范围。
       结合各个CCD，各个角的已知特性，框出范围，令图像上的pixel值
       为0，（即今后，该区域不参与合并）
    --------
       早期的版本，将角“撬”平，其实意义不大，仅增加了美观，增加
       天光背景的合并，对于其上的星象，其线性状态值得怀疑。
       整个CCD图像已存在无数的沟汊和坏道坏斑，也不差这一点点数据。

       2012年数据，人工干预很少，连“坏角”修正量也减少。

五。无法修正的情形
    1. 坏角，             处理：剔除。
    2. “彗尾”似的竖道， 处理：该门图像不做“平整”处理。

六。“平整”修正对今后测光带来的影响
    1. 单门操作，平滑背景，是对overscan曲线的修正，用统计方法还原
       真实，无负面影响。
       原有的overscan曲线，其上的每个点，虽然也是由20点求中值得到，
       但很“毛糙”，合在一起，仅提供了一个实时的BIAS.
    2。四门平衡，有时需要人为调整，往“合理”的方向调整。
       人眼分辨率达：千分之二， 相当于 千分之二 星等，也在测光
       误差范围之内。