在 IDL 和 ENVI 中显示新的詹姆斯韦伯太空望远镜图像

美国宇航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，该望远镜的第一张图像于 2022 年 7 月 12 日向公众发布。不过，许多人可能不知道的是，一些来自 James Webb 的数据集已经可供公众下载以进行展示和分析，每天还会有更多的数据集上线。

太空望远镜科学研究所的MAST 网站（https://mast.stsci.edu/portal/mashup/Clients/Mast/Portal.html）为任何可以连接互联网的人提供了数据下载的途径，从而可以从图像中获取更多新的发现。为了从数据中提取有意义的信息，需要一个分析工具。IDL 和 ENVI 有许多这样的工具可以让我们读取、显示和分析数据，实际上从在太空中获得图像和光谱数据的那一刻起就可以进行。

下图为使用詹姆斯韦伯太空望远镜的中红外仪器 (MIRI) 于 2022年7月获得的数据。图像以假彩色显示，该星系的中心区域被称为Messier74、NGC628或幻影星系。

本文我们将描述下载和显示上图所示数据集的步骤。这只是一个非常简单的数据显示示范。我们鼓励你在尝试进行科学有效的数据分析之前，先了解各个仪器的功能和局限性，并对所有相关的元数据有一个全面的了解。

第一步是查询STScI MAST 站点（https://mast.stsci.edu/portal/mashup/Clients/Mast/Portal.html ）以获取相关数据。查询和下载数据无需登录。但是要利用通知等一些更高级的功能，则可以在MyST （https://proper.stsci.edu/proper/authentication/auth ）服务上创建一个免费帐户。

在“Select a collection...”下选择“JWST Instrument Keywords”，然后在“Instrument”列表中选择“MIRI”，即中红外仪器，它是一种收集图像与光谱数据的仪器。（关于 MIRI 的更多信息可以在这里找到：https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-mid-infrared-instrument/miri-instrumentation ）

选择“Advanced Search”。

在JWST高级搜索对话框中有许多选项，但在本例中，我们将简单地向下滚动到 "targname "或 " Target Name"过滤器。如果你有一个喜欢的星系、新星、双星、行星等，你就可以在这里找到当前的拍摄数据列表。在未来的几周、几个月和几年里，这个列表会成倍地增长，所以要经常回来看看。

在这里，我展开了列表，滚动到并选择了“NGC 628”。

在JWST Advanced Search对话框的左上角，单击“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”，表示获取已经过辐射校正、配准、坏像素校正等处理后的数据。

在本例中，我只选择了三个图像波段，jw02107-o039_t018_miri_f1000w_i2d.fits, jw02107-o039_t018_miri_f1130w_i2d.fits, 以及jw02107-o039_t018_miri_f2100w_i2d.fits，即列表中的1、3和5项。

注：如果你选择了一个不同的数据集，并发现在图像列表中有一个“锁定”图标，这表明数据是“被封锁”的，在以后的时间里才会公开。参与这些研究的科学研究人员通过各自的竞争性提案获得了使用该望远镜的时间，并在这之前对这些数据集拥有独家使用权。

选择搜索选项卡工具栏上的“Basket”图标。

在下面的“Download Manager”对话框中，选择“Files”列表中的“JWST”项，然后单击右上角的“Download”按钮。

在以下对话框中选择您喜欢的下载格式，然后单击“Download”。

现在，你的本地计算机上有了刚下载得到的JWST图像数据。解压缩文件并将文件保存在可以从IDL或ENVI访问的位置。接下来，你需要NASA戈达德太空飞行中心的IDL天文用户库（https://idlastro.gsfc.nasa.gov/ ）。下载这个库并将其添加到您的IDL或ENVI搜索路径中。将每张FITS格式的图像读入一个浮点数组，非常简单:

IDL> fits_read, dialog_pickfile(), f1000w

这里我使用了一个与图像jw02107-o039_t018_miri_f1000w_i2d.fits的波段相对应的变量名。该星系感兴趣的区域位于图像的左下角，其中包括一些额外的拍摄区域（可能是用于背景处理）。显示这一波段结果的快速命令是：

IDL> image(25 > f1000w[700:1900, 20:1000] < 55)

因为图像数据来自光谱的红外部分，所以从技术上讲，你可以自由地对数据进行“着色”，以突出你感兴趣的区域，只要你觉得合适就可以，而不必担心你必须表现出人眼看到的东西。例如，你可能对旋臂、星系的中央核心或尘埃带感兴趣。

为了在 ENVI 中显示数据，你可能希望将三个 FITS 图像波段组合成一个 ENVI 可以直接读取的图像文件。假设我已经将其他两个下载的文件读入变量 f1130w 和 f2100w，要创建（浮点）TIFF 图像，使用：

IDL> f = fltarr(3, 2379, 1178)

IDL> f[0, *, *] = f1000w

IDL> f[1, *, *] = f1130w

IDL> f[2, *, *] = 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 方向的数据。TIFF 文件的方向相对于默认的 IDL 数组顺序是反转的。接下来，打开 ENVI 并简单地导入 TIFF 文件。

从这里，你可以使用ENVI的所有内置图像处理工具，如数据拉伸等工具。作为一个更具吸引力的用例，你现在可以使用ENVI更强大的数据分类和分析工具（如ENVI深度学习）在数据中进行新的发现。

作者：Jim Pendleton

代码修改及翻译：马宇龙

原文连接：https://www.l3harrisgeospatial.com/Learn/Blogs/Blog-Details/ArtMID/10198/ArticleID/24220/Displaying-the-New-James-Webb-Space-Telescope-Images-in-IDL-and-ENVI