使用 Astropy 在 n-dimensional FITS 图像中的像素坐标和物理坐标之间切换

Question

我有一个 FITS 图像 header 包含有关沿每个轴的坐标的信息

NAXIS   =                    3
NAXIS1  =                  259
NAXIS2  =                  272
NAXIS3  =                  100
CDELT1  = -0.08333333330000001
CDELT2  =  0.08333333330000001
CDELT3  =                  0.1
CRPIX1  =                130.5
CRPIX2  =    132.1906015909634
CRPIX3  =                    0
CRVAL1  =                255.0
CRVAL2  =                 60.0
CRVAL3  =                15.45

是否有简单的方法（例如 Astropy 函数）从像素坐标中获取实际（物理）坐标？

反之，Astropy中有没有built-in函数，可以得到离实际坐标最近的像素的坐标？

编辑：我找到了 WCS.all_pix2world 函数，但我不明白如何使用它，也没有找到任何使用示例。

来自文档：

There are two accepted forms for the positional arguments:

        - 2 arguments: An N x naxis array of coordinates, and an origin.
        - more than 2 arguments: An array for each axis, followed by an origin. These arrays must be broadcastable to one another.

第一种情况，N是什么？ origin 不会一直是 [0,0,0] 吗？

Answer 1

N 是您要进行转换的点数，即您可以计算 N 点数组的像素或世界坐标。
origin只是约定俗成的，关于左上角的坐标。 Python 数组使用基于 0 的索引，因此它为 0。请参见下面的示例：

In [1]: from astropy.wcs import WCS                                                            

In [2]: from astropy.io import fits                                                            

In [3]: hdr = fits.Header.fromstring("""\ 
   ...: NAXIS   =                    3 
   ...: NAXIS1  =                  259 
   ...: NAXIS2  =                  272 
   ...: NAXIS3  =                  100 
   ...: CDELT1  = -0.08333333330000001 
   ...: CDELT2  =  0.08333333330000001 
   ...: CDELT3  =                  0.1 
   ...: CRPIX1  =                130.5 
   ...: CRPIX2  =    132.1906015909634 
   ...: CRPIX3  =                    0 
   ...: CRVAL1  =                255.0 
   ...: CRVAL2  =                 60.0 
   ...: CRVAL3  =                15.45 
   ...: """, sep='\n')                                                                         

In [4]: wcs = WCS(hdr)                                                                         

In [5]: wcs                                                                                    
Out[5]: 
WCS Keywords

Number of WCS axes: 3
CTYPE : ''  ''  ''  
CRVAL : 255.0  60.0  15.45  
CRPIX : 130.5  132.1906015909634  0.0  
PC1_1 PC1_2 PC1_3  : 1.0  0.0  0.0  
PC2_1 PC2_2 PC2_3  : 0.0  1.0  0.0  
PC3_1 PC3_2 PC3_3  : 0.0  0.0  1.0  
CDELT : -0.0833333333  0.0833333333  0.1  
NAXIS : 259  272  100

现在可以计算左上角的世界坐标了：

In [6]: wcs.all_pix2world([[0, 0, 0]], 0)                                                      
Out[6]: array([[265.79166666,  49.06744987,  15.55      ]])

在这里您可以使用 Nx3 索引数组。

因此，如果您有像素索引并想将它们转换为天空坐标，则需要使用 origin=0，反之亦然，将天空坐标转换为像素索引 wcs.all_world2pix。

如果您使用 FITS/Fortran 约定将像素索引存储在目录中，则使用 origin=1 有时可能会有用。

使用 Astropy 在 n-dimensional FITS 图像中的像素坐标和物理坐标之间切换

Switch between coordinates of pixel and physical coordinates in n-dimensional FITS image using Astropy

python

coordinate-transformation

astropy