Французский фотограф-любитель совершенствует астрофотографию при помощи GPU

Его система фильтрует световое загрязнение и улучшает цвета фотографий при помощи Jetson Nano

Днём Алан Пайю руководит комиссией, отвечающей за качество воды в Бургундии, районе Франции. Когда же на небе показываются звёзды, он переходит к другим своим увлечениям.

Пайю делает чрезвычайно чёткие изображения Луны, звёзд и планет, сочетая в этом хобби свою давнюю любовь к астрономии и технологии.

В прошлом году на форуме NVIDIA он подробно описывал ^[1] свою работу по проекту, названному им SkyNano – это камера, использующая одноплатный компьютер с GPU Jetson Nano ^[2], для получения подробных изображений ночного неба.

«Я интересовался астрономией ещё когда мне было лет 8-10, однако мне пришлось забросить это увлечение на период более 30 лет, поскольку я работал программистом в аэрокосмической области», — сказал Пайю в интервью.

После того, как ему исполнилось 30, Пайю вернулся к обучению, чтобы получить диплом, а потом и работу в качестве гидрогеолога. «К астрономии я вернулся после того, как 20 лет назад моя карьера резко поменялась. Тогда я жил в Париже, и начал фотографировать Луну, Юпитер и Сатурн», — сказал он.

«Я обожаю технологии, а в астрономии нужно разбираться в технике, — сказал он. – Хобби позволяет мне возвращаться к навыкам, полученным на первой работе – теперь я пишу программы для получения наилучших результатов при использовании оборудования – и мне это очень интересно».

Разглядеть минералы на Луне

Пайю обожает делать фотографии Луны с цветовой корректировкой, на которых видно разнообразие находящихся там минералов – голубого титана и оранжевых оксидов железа. Также ему очень нравится получать фотографии ночного неба, заполненные звёздами. Однако такие фотографии требуют работы фильтров реального времени, которые лучше всего организовывать при помощи GPU.

В Дижоне, где находится его дом, как и во многих других местах «небо очень сильно подвержено световому загрязнению от города, что делает изображение размытым, — сказал он. – Невооружённым взглядом я вижу 10-12 звёзд, но моя система может видеть тысячи».

Пайю в своей домашней астрономической лаборатории в Дижоне

«Если вам хочется получить красивый снимок, придётся применять фильтры реального времени. Собственную систему я сделал после того, как не смог найти готовых решений, соответствующих моим запросам», — сказал Пайю.

Создание SkyNano

На его первом прототипе на платформе с гирокомпасом и двухосевым подвесом под управлением шаговых двигателей помещалась камера ZWO ASI178MC с цветовым датчиком Sony IMX178. Изначально он использовал одноплатный компьютер Raspberry Pi 3 B+, на котором программы на Python управляли камерой и подвесом.

Однако у этого компьютера не хватало мощностей для работы фильтров реального времени. Поэкспериментировав немного, в июне он решил попросить помощи у компании NVIDIA на форуме общественных проектов на базе Jetson Nano. В июле он уже получил свой Jetson Nano и начал работать с ней, применяя фильтры OpenCV на Python.

К концу июля он научился работать с PyCUDA и достиг значительных результатов. Программы он выложил на GitHub ^[3] и сообщил, что готов делать качественные фотографии.

2 августа он опубликовал первую фотографию, полученную при помощи такой обработки – это был кратер Коперника на Луне – а также первое видео на YouTube с демонстрацией работы фильтра улучшения снимков ночного неба.

К октябрю у него уже получались отличные фотографии Луны с коррекцией цвета (см. заглавное фото), он демонстрировал отличные ночные снимки, а также прикрутил функцию отслеживания спутников.

Проект Пайю стал самой популярной веткой на форуме NVIDIA Jetson Project. Кроме астрофотографии он делился с участниками форума советами по поводу проектов ^[4], использующих ИИ (компания выложила бесплатный курс ^[5] по работе с ИИ для начинающих).

Изучая горизонты ПО и космоса

«Двадцать лет назад компьютеры были недостаточно мощными для подобной работы, но сегодня такой маленький компьютер, как Jetson Nano, можно использовать в интересном и недорогом проекте», — сказал Пайю (стоимость одноплатника по предзаказу составляет чуть менее 9000 руб ^[6], поставки в Россию обещают начать с середины февраля).

Пайю считает, что его проекту ещё есть, куда расти. Пока он планирует переписать код, написанный на Python, на C++, чтобы ускорить работу программы, купить более качественную камеру, и дальше исследовать возможности ИИ.

«Я не был уверен, что у меня будет время на то, чтобы изучить CUDA ^[7] – я уже не молод, мне 52 года, — однако оказалось, что эта программная архитектура не только много всего умеет, но и не так уж сложна в изучении», — сказал он.

SkyNano (слева внизу) и SkyPC в ожидании темноты

Автор: Вячеслав Голованов

Источник ^[8]