Société d'Astronomie de Rennes

Société d'Astronomie de Rennes - 35 Ille et Vilaine

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#1 12-04-2018 22:43:18

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

mesure de la pollution lumineuse

Bonjour à tous les SARiens,

J'ouvre ce fil pour partager les expériences sur la mesure de la pollution lumineuse rennaise. Nous en avons parlé lors de la dernière plénière.

On souhaite mesurer la diffusion de la pollution lumineuse de façon continue (évolution au cours de la nuit), récurrente (toutes les nuits, pour rencontrer des situations météo diverses), dans toutes les directions horizontales et verticales, depuis plusieurs endroits. Tout ça en même temps.

On s'est donc tourné vers une caméra dite "all sky", qui capture toute la voûte céleste en permanence, qui enregistre, et qui traite ces captures pour en faire des données exploitables.

L'idée est de tester nos petites caméras de guidage pas chères, les ASI120 qui sont munies d'un objectif "fisheye". Ca a déjà été fait par d'autres : http://www.instructables.com/id/Wireles … ky-Camera/

Voilà ce que cela donne pour l'instant :

http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/big/94_img_20180412_210134.jpg

On a :

* une caméra ASI120 couleur en USB2, dont il a fallu changer le firmware pour qu'elle accepte de causer correctement USB2
* une batterie de secours pour smartphone de 20Ah rechargeable (le truc dans le filet)
* un raspberry pi 3 (en dessous) avec le programme allsky
* un trépied vintage

Elle passe sa première nuit dehors à l'Ouest de Rennes. Les réglages, qui seront évidemment à revoir, sont :

* gain 20
* temps de pose 10s
* intervalle entre deux photos 10s

Le programme allsky utilise les coordonnées du lieu pour démarrer/arrêter les acquisitions pendant la nuit. A la fin de la nuit il fabrique automatiquement timelapses (film accéléré), startrails et keogram. Il peut envoyer tout ça à un serveur, puis attendre la nuit suivante.

Une fois que ce sera stabilisé, on peut en installer un au CALC si le projet se concrétise.

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#2 12-04-2018 22:55:14

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

Re: mesure de la pollution lumineuse

Et voici une capture. Vous remarquerez que la mise au point est nulle.

Le raspberry n'est pas relié au réseau de la maison. Il comprend un point d'accès wifi qui permet de voir comment ça se passe de temps en temps.

Vous apercevez à droite un pignon de maison qui est éclairé par la rue.


A gauche de l'image : l'est, vers Rennes
En haut de l'image : le nord

http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/big/94_liveview-image.jpg

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#3 12-04-2018 23:08:56

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

Re: mesure de la pollution lumineuse

Notes pour plus tard :

* c'est pas à l'heure ! Il faut rajouter une horloge temps réel
* c'est du 8 bits jpeg : pas très bon si on doit mesurer des valeurs
* le fisheye ne couvre pas assez de champ. ou c'est moi qui a mal réglé le capteur. l'auteur de allsky recommande d'utiliser ça https://www.bhphotovideo.com/c/product/ … Fixed.html. Il est important de capturer l'environnement : facades, végétation...

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#4 14-04-2018 23:58:52

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

Re: mesure de la pollution lumineuse

Voici les keogrammes issus de la capture du 12/04.

Le premier en image brute

http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/big/94_keogram-1.jpg

Le même en forçant la courbe

http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/big/94_keogram-2.jpg

La colonne de pixels de gauche correspond à 22:00:23 et la colonne de droite à 06:51:37, soit près de 9 heures avec 1 acquisition toutes les 10 secondes. Chaque colonne représente le méridien avec le Nord en haut de l'image et le Sud en bas. Dommage, le logiciel n'incruste pas une échelle de temps. A développer.

Donc l'idée c'est de repérer sur l'image les extinctions programmées de l'éclairage public, de constater une baisse (ou pas) d'intensité, sachant que les passages nuageux et changements d'état de l'atmosphère influencent très clairement la luminosité.

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#5 15-04-2018 15:32:39

Pierre Legeay
Modérateur
Lieu: Janzé
Date d'inscription: 25-10-2010
Messages: 1509

Re: mesure de la pollution lumineuse

C'est très intéressant !
On voit effectivement bien les passages nuageux.
Avec quoi as-tu géré les acquisitions ?

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#6 15-04-2018 20:55:39

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

Re: mesure de la pollution lumineuse

avec un logiciel fait pour : https://github.com/thomasjacquin/allsky

L'intérêt est qu'une fois programmé on peut le laisser tourner autant que l'on veut, pendant une semaine ou un an... Il s'occupe de tout.

Voilà le timelapse délivré à la fin : https://drive.google.com/open?id=17bIFm … BsqbR_xMCF. On voit le halo à gauche (Rennes). On peut observer l'éclairage de la rue sur le pignon à droite, que l'on voit comme en plein jour. Observez l'extinction à minuit, moins de brillance du ciel sur les passages suivants. En revanche côté Est (gauche), ça reste toute la nuit.

Je vais réessayer cette nuit mais en poussant le gain à 50, nuit variée (claire, nuages, lune) annoncée.

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#7 15-04-2018 21:02:16

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

Re: mesure de la pollution lumineuse

L'horloge RTC a été rajoutée au raspberry et l'heure est bien conservée quand l'alimentation est coupée. Ca rentre dans le boîtier en tassant un peu. J'espère que la chaleur du processeur ne va pas faire de mal à la batterie CR2032.

Pour mémoire la bonne procédure pour maintenir l'heure en permanence est là : https://www.hackable.fr/?p=752

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#8 21-04-2018 16:14:12

Valérie
Posteur Actif
Lieu: Nord Ille et Vilaine
Date d'inscription: 17-10-2010
Messages: 342

Re: mesure de la pollution lumineuse

Quel programme
Tu es sur que c'est à la portée de tout le monde
Je veux bien une camera dans mon jardin
les arbres ont été émondés donc pour 2/3 ans j'ai retrouvé du ciel. tongue


Astralement
Nous n'héritons pas de la terre de nos ancêtres, nous l'empruntons à nos enfants

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#9 22-04-2018 23:15:01

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

Re: mesure de la pollution lumineuse

Bonsoir Valérie

On en est à la conception des boîtes. Ensuite le protocole sera de la poser quelque part, de l'alimenter en courant et de l'envoyer au SAV quand ça marche pas !

J'ai reçu la bulle pour couvrir la caméra

http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/big/94_img_20180419_235127_modifiee.jpg

Maintenant, trouver un boîtier facile à faire. Quelle forme serait préférable ? Un cylindre à accrocher à un mât, un parallépipède à poser à plat ?

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#10 24-04-2018 13:12:06

Valérie
Posteur Actif
Lieu: Nord Ille et Vilaine
Date d'inscription: 17-10-2010
Messages: 342

Re: mesure de la pollution lumineuse

Pour moi un parallépipède
Tout le monde n'a pas un mat dans son jardin big_smile


Astralement
Nous n'héritons pas de la terre de nos ancêtres, nous l'empruntons à nos enfants

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#11 13-05-2018 22:36:43

Madtiger
Posteur fou
Lieu: Pontoise
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Re: mesure de la pollution lumineuse

Bonsoir Fabrice,
Très intéressé par ce projet, j'ai mis en oeuvre l'ensemble du processus avec un Raspberry pi 3 et une caméra ZWO ASI120MC-S USB3.
Mes essais sur Pontoise ont donné les résultats suivants (temps de pose 10 secondes, gain 50, orientation vers Paris Sud-Sud Est) visibles sur mon site: http://download.madtiger.fr/astronomie/cameras/
La bulle Parisienne est très visible et les avions aussi!!!!
Sur la partie technique, j'ai apporté quelques modifications pour que l'ensemble fonctionne correctement:
- Compilation avec la librairie openCV 3.4.0.
- Adaptation du programme capture avec cette nouvelle version de librairie.
- Ajout dans capture d'un seuil brightness  pour l'enregistrement des images de nuit en éliminant les images sursaturées.
- Amélioration des scripts et création d'un script détectant le plantage ou l'arrêt du programme allsky.sh en permettant ainsi une exécution permanente.

Je mets à disposition ces modifications.

J'envisage de mettre en place une gestion automatique de la luminosité pour éviter la sursaturation de l'exposition des images. Voir, une adaptation pour un enregistrement en continu jour et nuit.

Quand penses tu?

Laurent L

Dernière modification par Madtiger (13-05-2018 22:42:56)


La tête dans les étoiles et les pieds ancrés au sol

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#12 17-05-2018 20:25:42

Madtiger
Posteur fou
Lieu: Pontoise
Date d'inscription: 26-11-2014
Messages: 110
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Re: mesure de la pollution lumineuse

Bonsoir,
le 10/05/2018 j'ai pu enregistrer toute la nuit, et en plus, sans nuage.
Temps de pose: 10 secondes, gain: 50
La video: http://download.madtiger.fr/astronomie/ … 180510.mp4

Le cumul des images donne cette photo hallucinante:
http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/thumb/199_startrails-20180510_1.jpg
Le keogramme correspondant:
http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/thumb/199_keogram-20180510_1.jpg

Dernière modification par Madtiger (17-05-2018 20:45:58)


La tête dans les étoiles et les pieds ancrés au sol

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#13 17-05-2018 20:37:52

Madtiger
Posteur fou
Lieu: Pontoise
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Re: mesure de la pollution lumineuse

Bonsoir,
le 15/05/2018 j'ai pu enregistrer toute la nuit, avec une légère couche nuageuse.

Temps de pose: de 1 µ seconde à 10 secondes, gain: de 1 à 50, le tout en fonction de la luminosité.

Mise en place d'un contrôle de la luminosité par division par 2 du temps d'exposition en fonction de cette luminosité.
La video: http://download.madtiger.fr/astronomie/ … 180515.mp4

Le cumul des images donne cette photo hallucinante:
http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/thumb/199_startrails-20180515_1.jpg
Le keogramme correspondant:
http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/thumb/199_keogram-20180515_1.jpg

le 16/05/2018 j'ai pu enregistrer toute la nuit, avec une bonne couche nuageuse.

Temps de pose: de 1 µ seconde à 10 secondes, gain: de 1 à 50, le tout en fonction de la luminosité.

Changement du type de contrôle de la luminosité par la mise en place d'un régulateur PID (https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9gulateur_PID) sur le temps d'exposition en fonction de cette luminosité. La différence est flagrante par rapport à la vidéo du 15/05/2018.
La video: http://download.madtiger.fr/astronomie/ … 180516.mp4
Pas de cumul..
Le keogramme correspondant:
http://sarrennes.forumcrea.com/img/avatars/sarrennes/thumb/199_keogram-20180516_1.jpg

Dernière modification par Madtiger (17-05-2018 20:47:53)


La tête dans les étoiles et les pieds ancrés au sol

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#14 17-05-2018 23:37:19

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

Re: mesure de la pollution lumineuse

Super réalisation madtiger

Pour le controle de luminosité : c'est bien pour un timelapse mais je pense moins pour un keogramme PL, car si on veut mesurer l'impact des extinctions il faut pouvoir comparer deux valeurs temporelles.

Tu as un capteur de lumière à part ou tu utilise le flux sur la caméra ?

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#15 21-05-2018 12:14:08

Madtiger
Posteur fou
Lieu: Pontoise
Date d'inscription: 26-11-2014
Messages: 110
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Re: mesure de la pollution lumineuse

Bonjour Fabrice,
J'utilise le flux de la caméra pour calculer la luminosité avec l'aide de la librairie OpenCV. Cette valeur obtenue, comprise entre 0 et 1, passe alors au travers du régulateur PID pour calculer le temps d'exposition nécessaire et maintenir le niveau de luminosité souhaité. Cette valeur est recalculée à chaque image. Sur les caméras ZWO ASI120MC, cette valeur d'exposition peut aller de 1 µs à plus secondes et le tout pour un gain donné.
Pour le contrôle de luminosité, ici sur Pontoise (Paris), la pollution lumineuse est telle que si je laisse les temps d'exposition de base (10 secondes), j'obtiens à chaque coup une image blanche dès qu'il y a des nuages ou de la brume. Le contrôle automatique de la luminosité évite la saturation de la caméra tout en conservant de l'information sur la pollution lumineuse (bulle lumineuse).
Mon site pour mémoire: http://download.madtiger.fr/astronomie/cameras/
Laurent L.

Dernière modification par Madtiger (21-05-2018 12:14:50)


La tête dans les étoiles et les pieds ancrés au sol

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#16 21-05-2018 23:01:43

Fabrice
Administrateur
Lieu: Rennes
Date d'inscription: 13-09-2012
Messages: 163

Re: mesure de la pollution lumineuse

Merci pour l'explication.

Ce que je trouve intéressant : utiliser OpenCV pour effectuer les mesures et par exemple fabriquer directement les courbes de luminosité sur le raspberry, pour envoyer seulement les résultats.

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#17 28-05-2018 13:35:20

Valérie
Posteur Actif
Lieu: Nord Ille et Vilaine
Date d'inscription: 17-10-2010
Messages: 342

Re: mesure de la pollution lumineuse

Je n'ai rien compris à vos echanges:rolleyes:
Mais tes images sont très belles madtiger.
Surtout celle du 10 mai
Au plaisir de te revoir au CALC

Dernière modification par Valérie (28-05-2018 13:35:56)


Astralement
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