Flexible Image Transport System

FITS (Flexible Image Transport System) ist das Standard-Datenformat der Astronomie. Profi-Sternwarten und Weltraumteleskope wie Hubble und James Webb liefern ihre Daten als FITS, ebenso die Kameras von Hobby-Astrofotografen. Wer eine .fits-, .fit- oder .fts-Datei hat, hält meist ein Rohbild aus einer Aufnahmesoftware (N.I.N.A., SharpCap, ZWO ASIAIR und andere), ein gestacktes Ergebnis aus der Bildbearbeitung oder ein kalibriertes Bild aus einem Missionsarchiv in der Hand.

Geschichte

Astronomen in den USA und Europa entwickelten FITS Ende der 1970er-Jahre, um Daten zwischen Sternwarten mit inkompatiblen Rechnern auszutauschen. Die erste Beschreibung erschien 1981, 1982 übernahm die Internationale Astronomische Union (IAU) die Obhut. Leitsatz ist „once FITS, always FITS“: Eine einmal gültige Datei muss für jedes künftige Programm lesbar bleiben, die Norm wächst also nur. Versionen: NOST 100-1.0 (1993), 2.0 (1999), 3.0 (Juli 2008) und die aktuelle Version 4.0, von der FITS-Arbeitsgruppe der IAU am 22. Juli 2016 verabschiedet und am 13. August 2018 in endgültiger Fassung veröffentlicht. Die Medientypen lauten image/fits und application/fits (RFC 4047).

Aufbau einer FITS-Datei

• Header-Data-Units (HDUs). Auf die primäre HDU können Erweiterungen folgen: weitere Bilder, ASCII- oder Binärtabellen. Eine Datei kann so Bild, Fehlerkarte und Katalog gefundener Sterne enthalten.
• Der Header ist lesbarer Text aus 80 Zeichen langen „Karten“ wie BITPIX = -32, NAXIS1 = 6248, EXPTIME = 300.0 oder DATE-OBS. Im Texteditor stehen die Aufnahmedaten gleich am Anfang.
• Alles wird auf Blöcke von 2.880 Byte aufgefüllt, ein Erbe des Magnetbands, auf das sich jedes Programm bis heute verlässt.
• Die Daten sind Zahlenfelder beliebiger Dimension: 8-Bit vorzeichenlos, 16, 32 oder 64 Bit mit Vorzeichen oder 32- und 64-Bit-Gleitkomma, Big-Endian. BZERO und BSCALE rechnen gespeicherte in physikalische Werte um, vorzeichenlose 16-Bit-Kameradaten nutzen BZERO = 32768.
• WCS-Schlüsselwörter (World Coordinate System) ordnen Pixeln Himmelskoordinaten zu.
• Kompression ist optional. In Archiven ist die Kachelkompression (Rice, gzip oder HCOMPRESS) üblich, die Dateien enden dann auf .fits.fz.
• Kein Farbmodell. Ein Farbbild besteht entweder aus drei Ebenen in einem Würfel oder, direkt aus einer Farbkamera, aus einer Ebene mit Bayer-Matrix, vermerkt in einem Schlüsselwort wie BAYERPAT.

FITS-Datei öffnen

• FITS Liberator, kostenlos und Open Source, von NOIRLab mit ESA, STScI und weiteren Partnern, für Windows, macOS und Linux. Gemacht, um aus Forschungsdaten Bilder zu machen.
• SAOImageDS9, der klassische astronomische Betrachter, und Siril, ein kostenloses Programm zum Stacken und Bearbeiten von Astrofotos.
• GIMP öffnet einfache FITS-Bilder, in Python liest man sie mit Astropy.
• Normale Bildbetrachter und Galerie-Apps verstehen kein FITS.

Typische Probleme mit FITS

FITS-Bild ist komplett schwarz

Die Daten sind linear. Der schwache Nebel, den Sie fotografiert haben, belegt nur einen winzigen Teil des Wertebereichs, den Rest beanspruchen ein paar helle Sterne. Astronomie-Programme strecken das Bild nur für die Anzeige (Auto-Stretch, zscale, Log- oder asinh-Kurve). Ein gewöhnlicher Betrachter und auch unser Konverter bilden die Werte linear ab, das Ergebnis ist also fast schwarz mit einigen Sternen. Strecken Sie das Bild in Siril oder FITS Liberator und exportieren oder konvertieren Sie danach.

FITS aus der Farbkamera zeigt ein graues Schachbrettmuster

Das Bild wurde nicht debayert. Das erledigen Siril und die meisten Aufnahmeprogramme. Unser Konverter debayert nicht.

Nur ein Bild oder ein Kanal wurde umgewandelt

FITS kann mehrere HDUs oder einen 3D-Würfel enthalten. Unser Konverter liest das Bild in Graustufen und verwendet die erste Ebene. Kanäle vorher in Siril trennen oder kombinieren.

Unser Konverter nimmt meine .fit-Datei nicht an

Die Endung .fit gehört auch zum Aktivitätsformat von Garmin (siehe FIT in GPX umwandeln), und so behandeln wir sie. Benennen Sie astronomische Dateien in .fits um.

FITS umwandeln

FITS in JPG oder PNG liefert eine schnelle Vorschau zum Teilen, FITS in TIFF übergibt das Bild an ein Fotoprogramm. In beiden Fällen sieht ein in der Astro-Software gestrecktes und exportiertes FITS weit besser aus als Rohdaten. Alle wissenschaftlichen Angaben (WCS, Belichtung, Einheiten, Tabellen) gehen in diesen Formaten verloren, das Original-FITS also aufbewahren. Gewöhnliche Fotos lassen sich in FITS umwandeln, gewinnen dadurch aber keinen wissenschaftlichen Wert.

FITS auf einen Blick

Quellen (englisch): Dokumente der FITS-Norm bei der NASA und Formatbeschreibung der Library of Congress.