Format FITS : Flexible Image Transport System (astronomie)

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  • Création ou MAJ importante : 18/10/10
  • Correction mineure : 06/11/12
Mots-clés

Format FITS : Flexible Image Transport System (astronomie)

  • http://fits.gsfc.nasa.gov/
  • Type de ressource : résumé
  • Date de publication du document ou de l'événement : 1990
  • Auteur(s) ou responsable(s) : IAU (International Astronomical Union)

Acronyme :

FITS

Nom complet :

Flexible Image Transport System

Description courte :

Le format FITS, proposé à l'origine par la NASA et défini par l'IAU (International Astronomical Union), est un format dédié au stockage et à la manipulation de données scientifiques. C'est le format de données le plus couramment utilisé en astronomie mais aussi en physique des hautes énergies. Un fichier FITS est en général composé d'un en-tête ASCII lisible contenant l'ensemble des métadonnées associées à l'image et de données sous formes binaires contenant les mesures d'observation (courbes de lumières, cartes du ciel, image d'une galaxie, spectre, listes de photons,...). Le couple en-tête / données binaires est appelé HDU pour Header Data Unit.

Extension par convention :

.fits (parfois .fit ou .fts)

Documents de standardisation :

La première spécification (NOST 100-0.1) de ce format a été publiée en Décembre 1990.

La version la plus récente (IAUFWG 3.0), publiée en Juillet 2008, est décrite dans :
FITS Standard Document - Version 3.0 (July 2008) - PDF format

Avantages :

  • Standard, indépendant de la plate-forme utilisé
  • Format extensible

Inconvénients :

Le format autorisant les extensions personnalisées (propres mots-clés), un fichier FITS peut devenir illisible par certains logiciels car ne respectant plus strictement le standard. Ceci dit, dans la mesure ou le format définit des extensions communes et obligatoires à tout fichier FITS, les informations principales devraient être lisibles.

Utilisations recommandées :

Ce format est couramment employé en astronomie car il permet d'associer les informations d'observations (les mesures sous forme binaire) et les métadonnées associées sous forme ASCII (informations sur le satellite qui observe, données déjà connues sur la zone d'observation...). Ainsi, lorsque l'on récupère un fichier FITS de provenance inconnue, on peut savoir, grâce à ses métadonnées, de quelle observation il s'agit.

Logiciels de traitement :

De nombreux outils de manipulation et logiciels gratuits sont proposés par la NASA sur FITS resources.

Une librairie indispensable qui permet de lire et écrire des fichiers FITS à partir de programmes C ou Fortran : CFITSIO - A FITS File Subroutine Library.
Cette dernière a aussi été portée pour les langages C++ et Perl

Les fichiers FITS peuvent être exploités avec des logiciels de traitement d'image comme ESO-MIDAS ou SAOImage ds9.

Un excellent outil pour manipuler ces fichiers est TOPCAT. Il permet notamment d'exporter un fichier sous d'autres formats (TEXT, ASCII, CVS, HTML, VOTable, LaTeX,...) et comporte de nombreux outils d'édition, visualisation, recherche, concaténation, calcul d'histogramme,...et des outils de VO (Observatoire Virtuel) comme le "Cone Search" ou la possibilité de faire des requêtes sur des catalogues externes.

Structure du fichier FITS :

Un fichier de données au format FITS est constitué d'une ou plusieurs HDUs, chacune de ces HDU contenant deux parties : un en-tête lisible ASCII et un bloc de données binaires.
L'en-tête comporte une série de mots clés (header keywords) qui décrivent les données binaires de la HDU.

Le premier en-tête du fichier est appelé l'en-tête primaire (primary header). Les HDUs qui suivent la HDU primaire sont appelées extensions.
La HDU primaire doit forcément contenir un en-tête et peut contenir ou non des données binaires. Les extensions peuvent contenir indifféremment différents types de données tels que en-tête ASCII, tables binaires, images,...

L'en-tête est constitué de paires "mot clé / valeur" de longueur fixe 80 caractères. Le mot clé est généralement en majuscule. Certains mots clés de l'en-tête primaire sont obligatoires (appelés mandatory keywords).
Ces mandatory keywords sont : SIMPLE (T si le fichier est conforme au standard, F sinon), BITPIX (nombre de bits par pixel de données), NAXIS (dimension des données), NAXISn (nombre d'éléments dans la dimension n) et END (fin de l'en-tête).

A ces mots clés obligatoires, d'autres mots clés réservés (mais optionnels) peuvent être rajoutés comme DATE (date de création de la HDU), ORIGIN (Source de la création du fichier FITS), EXTEND (présence d'extensions ou non), DATE-OBS (date de l'observation), TELESCOP, INSTRUME, FILENAME, COMMENT,...

Exemple (extrait de l'en-tête primaire d'un fichier fits de l'instrument SECCHI/STEREO) :

SIMPLE  =                    T / Written by IDL:  Fri Sep  3 13:24:14 2010      
BITPIX  =                   32 / 32-bit twos complement binary integer          
NAXIS   =                    2 /                                                
NAXIS1  =                 1024 /                                                
NAXIS2  =                 1024 /
EXTEND  =                    T /                                                
DATE-OBS= '2010-09-01T23:29:57.153' /
...
ORIGIN  = 'NRL     '           /                                                
FILENAME= '20100901_232901_s4h1B.fts' /
DATE    = '2010-09-03T16:06:34.920' /                                           
INSTRUME= 'SECCHI  '           /
...
END

Enfin, de nouveaux mots clés peuvent être insérés dans l'en-tête (additional keywords). Ils doivent respecter le standard (longueur de la paire "mot clé / valeur" de 80 caractères) et ne pas rentrer en conflit avec les noms des mots clés obligatoires ou réservés.

Après le mot clé END, le HDU peut se poursuivre avec des données binaires.

Commentaires :

FITS est généralement classé dans la catégorie "Format d'image". Mais ce format n'est pas aussi limité que les autres formats d'images classiques (matrices de points en 2D ou 3D, la troisième dimension étant utilisé pour le codage des couleurs) dans la mesure où il peut être de dimension arbitraire.
Ainsi, un fichier FITS peut contenir plusieurs en-têtes différents associés à une même image. De même, un seul fichier peut contenir plusieurs images (par exemple, une image représentée sous plusieurs longueurs d'ondes différentes)

URL pour plus d'informations :

FITS Support Office

Commentaires

Référence TOPCAT

La référence pour le logiciel TOPCAT, mentionné dans cette fiche, est apparamment : http://www.star.bris.ac.uk/~mbt/topcat/ pour le téléchargement.

Format VOTable

La fiche ressource VOTable, format cité dans cette fiche, décrit VOTable.