ข้อมูลดาราศาสตร์ FITS (.fits)

IAU มาตรฐาน

Flexible Image Transport System (FITS) คือรูปแบบข้อมูลทางดาราศาสตร์อย่างเป็นทางการที่ได้รับการรับรองจากสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) และ NASA โดยใช้บันทึกภาพถ่ายจากการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ภาพถ่ายอวกาศห้วงลึก และคิวบ์ข้อมูลสเปกโทรสโกปีแบบหลายมิติ

แปลง FITS เป็น PNG

ตัวแปลงจาก FITS เป็น PNG ฟรีในเบราว์เซอร์ แปลงไฟล์ได้ทันทีบนอุปกรณ์ของคุณ

ตรวจสอบไฟล์และข้อมูลเมตา

ระบบปฏิบัติการและเครื่องมือวิเคราะห์ไฟล์จะระบุไฟล์ FITS โดยการตรวจสอบลำดับไบต์ไบนารีส่วนต้น:

เลือกหรือวางไฟล์ที่นี่

เป็นส่วนตัว - ไฟล์จะไม่ออกจากอุปกรณ์ของคุณ

หรือวาง Ctrl+V
รับประกันความเป็นส่วนตัวโดยไม่มีการส่งข้อมูลผ่านเครือข่าย: อัปโหลด 0 ไบต์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ภายนอก การประมวลผลทั้งหมดเกิดขึ้นภายในแซนด์บ็อกซ์ของเบราว์เซอร์ของคุณ

ลายเซ็นส่วนหัวระดับไบต์

ระบบปฏิบัติการและเครื่องมือวิเคราะห์ไฟล์จะระบุไฟล์ FITS โดยการตรวจสอบลำดับไบต์ไบนารีส่วนต้น:

ลายเซ็น HEX (OFFSET 0):

53 49 4D 50 4C 45 20 20 3D

การแสดงผลรูปแบบ ASCII: SIMPLE =

มาตรฐาน: IAU FITS Standard v4.0

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค

สถาปัตยกรรมคอนเทนเนอร์บล็อกส่วนหัวขนาด 2880 ไบต์ ประกอบด้วยระเบียน keyword=value ที่ยาว 80 อักขระ ตามด้วยบล็อกอาร์เรย์ข้อมูลไบนารีขนาด 2880 ไบต์
การบีบอัดการบีบอัดภาพแบบไทล์ (Rice, Gzip, H-compress, PLIO) หรือไบนารีแบบไม่บีบอัด
การจัดลำดับไบต์ลำดับไบต์แบบ Big-Endian (มาตรฐานเลขทศนิยมลอยตัว IEEE)
พื้นที่สีค่าดิบจากเซนเซอร์โฟโตเมตริก, อาร์เรย์หลายความยาวคลื่นอินฟราเรด/อัลตราไวโอเลต/รังสีเอกซ์
ช่องสัญญาณและโครงสร้างคิวบ์ข้อมูลหลายมิติ (ภาพ 2D, คิวบ์สเปกโทรสโกปี 3D, ตารางไบนารี)
ขนาดสูงสุดรองรับได้สูงสุด 999 มิติ (NAXIS)
ความโปร่งใสมาร์กเกอร์พิกเซลว่าง NaN (Not-a-Number)
การสตรีมและแบบโปรเกรสซีฟส่วนหัวระบุขนาดบล็อกข้อมูลอย่างแน่นอนเพื่อเข้าถึงแบบสุ่มได้โดยตรง

ตารางเปรียบเทียบทางเทคนิค: FITS กับคู่แข่ง

คุณลักษณะทางเทคนิคFITS (ปัจจุบัน)HDF5TIFFNETCDF
พิกัดท้องฟ้า (WCS)มาตรฐานดั้งเดิม (การแมปท้องฟ้าแบบ RA และ Dec)ไม่มี (ต้องใช้สคีมาแบบกำหนดเอง)ไม่มี (GIS ทางภูมิศาสตร์เท่านั้น)ละติจูด/ลองจิจูดของโลกเท่านั้น
สาขาวิชาหลักดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์พลังงานสูงและการเรียนรู้ของเครื่องการถ่ายภาพเดสก์ท็อปและการสแกนวิทยาศาสตร์บรรยากาศและมหาสมุทร
การจัดวางบล็อกบล็อกขนาดคงที่ 2880 ไบต์ส่วนข้อมูล HDF แบบลำดับชั้นแถบหรือไทล์ตัวแปรเรคคอร์ด NetCDF
การใช้งานในกล้องโทรทรรศน์Hubble, JWST, ESO, ALMAการจำลองและการประมวลผลประสิทธิภาพสูงการถ่ายภาพผู้บริโภค / ทางการแพทย์ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา NOAA

รูปแบบความเสียหายทั่วไปและคู่มือการกู้คืน Hex

ข้อผิดพลาดจากซอฟต์แวร์ภาพถ่ายดาราศาสตร์: 'Header does not end with END keyword'.

สาเหตุหลัก: ขาดคีย์เวิร์ด 'END' ในการ์ด 80 ตัวอักษรสุดท้ายของบล็อกส่วนหัวขนาด 2880 ไบต์

การกู้คืน: เติมส่วนหัวด้วยช่องว่าง 80 ตัวอักษรและต่อท้ายด้วย 'END' โดยใช้เครื่องมือ File2File.app FITS Tool

การวิเคราะห์ความปลอดภัยและเวกเตอร์การโจมตีตัวแยกวิเคราะห์

ตัวถอดรหัส FITS ประมวลผลการ์ดส่วนหัวขนาด 80 ตัวอักษร ซึ่งการคัดลอกสตริงแบบไม่จำกัดขอบเขตอาจทำให้เกิดบัฟเฟอร์โอเวอร์โฟลว์ในไลบรารี C รุ่นเก่า

เวกเตอร์การโจมตีที่ทราบ

  • บัฟเฟอร์โอเวอร์โฟลว์ในไลบรารี cfitsio เมื่อแยกวิเคราะห์สตริงคีย์เวิร์ดส่วนหัวที่ผิดรูปแบบ
  • จำนวนเต็มล้น (Integer overflow) ระหว่างการจัดสรรอาร์เรย์มิติ NAXIS
  • การปฏิเสธการให้บริการ (Denial of Service) ผ่านการคลายการบีบอัดภาพแบบไทล์ที่ผิดปกติ

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการป้องกัน: อัปเดตไลบรารี cfitsio ให้เป็นรุ่นล่าสุดอยู่เสมอ และถอดรหัสไฟล์ FITS ในพื้นที่หน่วยความจำ WebAssembly ที่แยกส่วน

ประวัติความเป็นมาและเหตุการณ์สำคัญ

2018IAU อนุมัติมาตรฐาน FITS เวอร์ชัน 4.0 ซึ่งกำหนดรูปแบบจำนวนเต็ม 64 บิตและการบีบอัดแบบไทล์อย่างเป็นทางการ
1990FITS เป็นมาตรฐานแลกเปลี่ยนข้อมูลดาราศาสตร์ที่ใช้แพร่หลาย หอดูดาวยังใช้รูปแบบอื่นด้วย
1981Wells, Greisen และ Harten เผยแพร่มาตรฐาน FITS พื้นฐานลงในวารสาร Astronomy & Astrophysics

ข้อได้เปรียบและจุดเด่นสำคัญ

  • FITS เป็นมาตรฐานแลกเปลี่ยนข้อมูลดาราศาสตร์ที่ใช้แพร่หลาย หอดูดาวยังใช้รูปแบบอื่นด้วย
  • ข้อมูลเมตาระบบพิกัดท้องฟ้า (WCS) ใช้แปลงพิกัดพิกเซลในภาพเป็นพิกัดท้องฟ้าที่แม่นยำ (ไรต์แอสเซนชันและเดคลิเนชัน)
  • เก็บค่าการวัดแสงโฟโตเมตริกทางวิทยาศาสตร์แบบ floating-point จริง โดยไม่แปลงโทนแบบสูญเสียข้อมูล

ข้อจำกัดทางเทคนิคและข้อควรพิจารณา

  • การเติมบล็อกขนาดคงที่ 2880 ไบต์ทำให้เกิดไบต์ว่างเปล่าในไฟล์ขนาดเล็ก
  • ไม่สามารถเปิดดูได้ในโปรแกรมดูภาพทั่วไป ยกเว้นซอฟต์แวร์ภาพถ่ายดาราศาสตร์เฉพาะทาง (DS9, Siril, PixInsight)
  • ลำดับไบต์แบบ Big-Endian ที่เข้มงวด ทำให้ต้องทำการสลับไบต์ (Byte Swapping) บนโปรเซสเซอร์ x86 และ ARM สมัยใหม่

เกร็ดความรู้ทางเทคนิคที่น่าสนใจ

  • ไฟล์ FITS ที่ถูกต้องทุกไฟล์ต้องเริ่มด้วยข้อความ ASCII 'SIMPLE = T' ซึ่งอยู่ใน 30 ไบต์แรกพอดี
  • 2880 ไบต์เป็นความยาวบล็อกเชิงตรรกะที่เลือกเพราะหารลงตัวกับขนาดคำที่ใช้ทั่วไปในยุคนั้น ไม่ได้เลือกตามความจุบล็อกกายภาพของเทป
  • ภาพถ่ายสีสันสดใสของกาแล็กซีอันไกลโพ้นจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ สร้างขึ้นจากการรวมไฟล์ FITS ขาวดำหลายภาพที่ถ่ายผ่านฟิลเตอร์อินฟราเรดที่แตกต่างกัน

คำถามทางเทคนิคที่พบบ่อย

เหตุใดภาพถ่ายกล้องโทรทรรศน์ดิบจึงดูเป็นสีดำในรูปแบบ FITS

เนื่องจากไฟล์ FITS จัดเก็บค่าการวัดแสงทางวิทยาศาสตร์แบบเชิงเส้นดิบที่มีความลึก 16 บิตหรือ 32 บิต จึงต้องปรับสเกลแบบไม่เชิงเส้นด้วยกราฟฮิสโตแกรมเพื่อให้เห็นเนบิวลาจาง ๆ และกาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไป

แปลง FITS เป็น PNG หรือ JPG ได้อย่างไร?

ปรับโทน ยืดช่วงข้อมูล และแปลงไฟล์ FITS ทางดาราศาสตร์เป็นภาพ PNG หรือ JPG ได้ภายในไม่กี่วินาทีด้วย File2File.app ในเบราว์เซอร์

ซอฟต์แวร์ใดที่เปิดไฟล์ FITS ได้บ้าง

SAOImage DS9, PixInsight, Siril, AstroPixelProcessor, GIMP (พร้อมปลั๊กอิน) และ File2File.app