El Sistema de Transporte de Imágenes Flexible ( FITS ) es un estándar abierto que define un formato de archivo digital útil para el almacenamiento, transmisión y procesamiento de datos: formateados como matrices multidimensionales (por ejemplo, una imagen 2D) o tablas. [3] FITS es el formato de archivo digital más utilizado en astronomía . El estándar FITS fue diseñado específicamente para datos astronómicos e incluye disposiciones como la descripción de información de calibración espacial y fotométrica , junto con metadatos de origen de la imagen.
El formato FITS se estandarizó por primera vez en 1981; [4] ha evolucionado gradualmente desde entonces, y la versión más reciente (4.0) se estandarizó en 2016. FITS se diseñó teniendo en cuenta el almacenamiento de archivos a largo plazo, y la máxima una vez FITS, siempre FITS representa el requisito de que los desarrollos del formato deben ser compatibles con versiones anteriores .
Los metadatos de las imágenes se almacenan en un encabezado ASCII legible por humanos . La información de este encabezado está diseñada para calcular el desplazamiento de bytes de cierta información en la unidad de datos subsiguiente para permitir el acceso directo a las celdas de datos. Cada archivo FITS consta de uno o más encabezados que contienen imágenes de tarjetas ASCII (cadenas de longitud fija de 80 caracteres) que llevan pares de palabras clave/valor, intercalados entre bloques de datos. Los pares de palabras clave/valor proporcionan información como tamaño, origen, coordenadas, formato de datos binarios, comentarios de formato libre, historial de los datos y cualquier otra cosa que desee el creador: si bien muchas palabras clave están reservadas para el uso de FITS, el estándar permite el uso arbitrario del resto del espacio de nombres.
FITS también se utiliza a menudo para almacenar datos que no son imágenes, como espectros , listas de fotones , cubos de datos o datos estructurados como bases de datos de varias tablas . Un archivo FITS puede contener varias extensiones y cada una de ellas puede contener un objeto de datos. Por ejemplo, es posible almacenar exposiciones a rayos X e infrarrojos en el mismo archivo.
El tipo de datos FITS más antiguo y aún más utilizado es un bloque de datos/encabezado de imagen. [ cita requerida ] El término "imagen" se aplica de forma un tanto vaga, ya que el formato admite matrices de datos de dimensión arbitraria: los datos de imagen normales suelen ser bidimensionales o tridimensionales, y la tercera dimensión representa, por ejemplo, el tiempo o el plano de color. Los datos en sí pueden estar en uno de varios formatos de números enteros y de punto flotante, especificados en el encabezado.
Los encabezados de imagen FITS pueden contener información sobre uno o más sistemas de coordenadas científicas que se superponen a la imagen misma. Las imágenes contienen un sistema de coordenadas cartesianas implícito que describe la ubicación de cada píxel en la imagen, pero los usos científicos generalmente requieren trabajar en coordenadas "mundiales", por ejemplo, el sistema de coordenadas celestes . A medida que FITS se ha generalizado a partir de su forma original, las especificaciones del sistema de coordenadas mundiales (WCS) se han vuelto cada vez más sofisticadas: las primeras imágenes FITS permitían un factor de escala simple para representar el tamaño de los píxeles; pero las versiones recientes del estándar permiten múltiples sistemas de coordenadas no lineales, que representan distorsiones arbitrarias de la imagen. El estándar WCS incluye muchas proyecciones esféricas diferentes , incluida, por ejemplo, la proyección esférica HEALPix ampliamente utilizada para observar la radiación de fondo cósmico de microondas . [5]
FITS también admite datos tabulares con columnas con nombre y filas multidimensionales. Se han especificado formatos de tabla binarios y ASCII. Los datos de cada columna de la tabla pueden tener un formato diferente al de las demás. Junto con la capacidad de encadenar varios bloques de encabezado/datos, esto permite que los archivos FITS representen bases de datos relacionales completas .
El soporte de FITS está disponible en una variedad de lenguajes de programación que se utilizan para el trabajo científico, incluidos C , [6] C++ , C# , Fortran , [6] IGOR Pro , IDL , Java , Julia , [7] LabVIEW , Mathematica , MATLAB , Perl , Perl Data Language (PDL), Python , R y Tcl . La Oficina de Soporte de FITS en la NASA / GSFC mantiene una lista de bibliotecas y plataformas que actualmente admiten FITS. [8]
Los programas de procesamiento de imágenes como ImageJ , GIMP , Photoshop , PhotoLine , Chasys Draw, IES , XnView e IrfanView generalmente pueden leer imágenes FITS simples, pero con frecuencia no pueden interpretar tablas y bases de datos más complejas. Los equipos científicos con frecuencia escriben su propio código para interactuar con sus datos FITS, utilizando las herramientas disponibles en su lenguaje de elección. El software FITS Liberator es utilizado por científicos de imágenes en la Agencia Espacial Europea , el Observatorio Europeo Austral y la NASA . [9] La aplicación de visualización de datos astronómicos SAOImage DS9 [10] está disponible para muchos sistemas operativos y maneja imágenes y encabezados. [11]
Muchos entornos informáticos científicos utilizan los datos del sistema de coordenadas del encabezado FITS para mostrar, comparar, rectificar o manipular de otro modo las imágenes FITS. Algunos ejemplos son la biblioteca de transformación de coordenadas incluida con PDL, la biblioteca PLOT MAP en el árbol de software relacionado con la física solar de Solarsoft , la biblioteca AST del Proyecto Starlink en C y el paquete PyFITS en Python, ahora fusionado en la biblioteca Astropy . [12]
La versión 4.0 del estándar FITS fue aprobada oficialmente por el Grupo de Trabajo FITS de la IAU en julio de 2016. [13] [14]