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Photographier le ciel : Une caméra Pi bien « emballée »

Premiers essais réalisés avec une caméra Pi préparée pour l’astronomie.

Article mis en ligne le 31 janvier 2018
dernière modification le 3 octobre 2018

par Lerautal

Un ensemble prêt à servir.

1. Quoi ? Qui ?

À l’AAI, il nous arrive de travailler beaucoup : aménagement et amélioration de notre observatoire, réalisation de dispositifs expérimentaux pour observer, photos, traitements informatiques, suivi d’objets aux jumelles...
À tel point que parfois il ne reste plus de temps à certains pour tester le résultat de leur labeur.
C’est le cas de l’objet qui fait l’objet de cette petite note.

Devant :

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Derrière :

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Jean-Louis Betoule voulait réaliser un ensemble « tout-en-un » qui réunirait une carte Pi (ici un Raspi 2), une caméra Pi (ici une Pi NOIR = infra rouge), un coffret pour protéger le tout, un objectif de « récup » acheté sur une brocante ET un ensemble logiciel permettant de piloter la prise de photos.

Comme il est actuellement débordé et que je me suis frotté aux caméras Pi (de trop près : j’ai détérioré la mienne), il m’a confié l’ensemble pour que le fasse fonctionner.

2. Du logiciel...

L’ensemble est un objet communiquant (terme à la mode).
Deux interfaces :
- Le Wifi, et on peut imaginer dans ce cas d’utiliser un téléphone Android ou Iphone, ou une tablette pour le piloter.
- Un cable réseau (RJ 45), et dans ce cas, il est facile de piloter la caméra avec un ordinateur.
La carte Pi remplit deux fonctions principales :
- Faire fonctionner la caméra Pi.
- Fabriquer des pages web qui permettent à l’utilisateur d’envoyer des commandes à l’ensemble. Cela est rendu possible par un programme codé en langage Python.

3. Exemple d’utilisation du logiciel : interface vidéo

Le mode vidéo permet d’effectuer le cadrage et la mise au point du sujet.
Voici un exemple de capture d’écran, réalisé dans un jardin.
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L’interface s’affiche dans un navigateur web (ici Firefox).
- À gauche : l’image qui s’affiche.
- À droite : les paramétrage de la caméra.
Le bandeau, juste au-dessus, permet de définir le mode d’usage.
Ici on est en mode « streaming » (vidéo).

Remarque : l’interface réalisée est une création originale permettant d’agir sur les paramètres définissant le mode de fonctionnement de la caméra. Deux flèches à droite en bas pour modifier la mise au point en agissant sur un moteur (celui-ci a été enlevé à ma demande de façon à ne manipuler qu’un objet plus simple).

4. Exemple d’utilisation du logiciel : capture de photos

Ce mode est beaucoup moins réactif et il est utile de réaliser avant le cadrage et la mise au point.
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L’interface s’affiche dans un navigateur web (ici Firefox).
- À gauche : l’a photographie capturée.
- À droite : les paramétrage de la caméra.
Le bandeau, juste au-dessus, permet de définir le mode d’usage.
Ici on est en mode « capture » (photo).

Voici la photo capturée :
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Pas de filtre infra-rouge : l’image est grise.

5. Compléments du 5/02/2018

Aujourd’hui, quelques flocons de neige et une journée froide. La prochaine nuit favorable est remise à plus tard.
En attendant, il est possible de modifier deux paramètres :
- Le remplacement de l’objectif de 35 mm par un autre.
- La connexion à la caméra sans utiliser l’internet de la maison.
Remplacement de l’objectif
La fixation des objectifs se fait par un système « à vis » qui est plus ouvert que les systèmes spécifiques des marques telles que Canon ou Nikon.
Cette logique était celle des marques alternatives.
Par contre elle ne transmet pas les automatismes.
Sur une brocante, j’ai trouvé un objectif à vis Pentacon 2.8 135 mm.
Voir : http://photom42.canalblog.com/archives/2009/10/10/15372756.html
Il a été facile de le mettre à la place de l’autre, même s’il est beaucoup plus lourd.
Connexion sans accès à l’internet de la maison
Pour pouvoir communiquer entre-eux, les ordinateurs doivent avoir chacun une adresse « réseau ».
Cette adresse est en général allouée par la « box » de la maison ou par un serveur Wifi quand on est en extérieur (ou via l’accès G4...).
Si l’on imagine se retrouver avec la caméra à Jeu-les-Bois, sans vouloir payer un abonnement G4 à l’année, il faut imaginer une solution de remplacement.
Ici, on a voulu tester la transmission par « cable croisé » (un cable éthernet - ou RJ 45 - particulier).
Dans ce cas, il faut impérativement coder deux adresse TCP/IP « en dur » compatibles :
- une pour la caméra (et Jean-Louis y a pourvu),
- une pour l’ordinateur.
Cela n’est pas très compliqué (même sous Linux) et, après redémarrage, cela marche bien.
Exemple de résultat
Un chaton de noisetier, pris à 5 mètres de la fenêtre.

6. Complément du 6/02/2018

Il a neigé...
L’occasion de tester à nouveau la caméra, commandée par le cable RJ 45.
Le même chaton, mais cadré cette fois avec l’objectif de 35 mm de longueur focale.

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7. Complément du 15/03/2018

Profitant d’une soirée favorable, bien que fraîche, premières tentatives pour photographier les Pleiades, le 13/03/2018.

Faute d’être bien entraîné au processus de mise au point avant de photographier, la seule photographie réussie (et le terme est excessif) est celle-ci :

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Principal défaut : la mise au point est inexacte.
Le lendemain, profitant d’un déplacement sur le site de Jeu-les-Bois pour l’entretien des matériels, l’ensemble caméra sur pied photo et ordinateur à été expérimenté, de jour, dans un environnement dégagé.

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Cela a permis de marquer un repère sur la couronne de mise au point de l’objectif, afin de pouvoir rapidement dégrossir la mise au point les prochaines fois.
Voir ci-dessous le repère bleu.

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8. Complément du 26/03/2018

Profitant d’un début de nuit dégagé, la caméra a été vissée sur le porte-oculaire du Maksutov 127 x 1500 mm.
Suivi lunaire avec l’entraînement électrique : le champ est étroit et la Lune sort rapidement de l’image.
Voici une image de Mare Nectaris, en 1024 x 768, n’exploitant pas la définition maximale du capteur.

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(Remarquer la douceur de l’image et les deux taches sombres probablement dues à des poussières sur le capteur)

9. Première conclusion

Les plus.
- Dépense réduite.
- Utilisation de codes standards et ouverts.
- Résultat d’une qualité proche de celle d’un APN beaucoup plus cher.

Les moins.
- Champ étroit.
- Les pixels tout petits limitent la caméra à des objets lumineux.
- Mise en place plus contraignante qu’avec un réflex avec visée coudée.

10. Complément ajouté le 4 juillet 2018

Depuis la rédaction de cet article, Jean-Louis Betoule a amélioré le logiciel de gestion de la caméra et complété celle-ci avec une « valise » qui réunit un mini-ordinateur réalisé avec une carte PCDuino, un écran, un clavier ainsi qu’une batterie pour alimenter l’ensemble.
Lors du picnic de la fin juin 2018, nous avons fait des essais de mise en oeuvre de cet ensemble, en montant la caméra sur un télescope Maksoutov 127 x 1500 mm.
La nuit n’était pas totalement tombée, le ciel souffrait d’une modeste transparence et la mise au point sur Jupiter était difficile.

Voici un empilement de 5 images réalisé avec le logiciel SIRIL.
L’image est composite :
- à gauche en fausses couleurs, la caméra n’ayant pas de filtre infra rouge (modèle No Ir de la camera Pi).
- à droite l’image monochrome.

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