使用Python绘制FITS格式图像时坐标轴异常，如何调整坐标轴参数

问题描述 #

我想要绘制FITS格式的图像，预期效果如下：

但实际运行代码后得到的结果如下图所示：

我尝试通过imshow修改坐标轴参数，但没有获得更好的效果，当前使用的代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt
from astropy.visualization import astropy_mpl_style
plt.style.use(astropy_mpl_style)
from astropy.utils.data import get_pkg_data_filename
from astropy.io import fits

image_file = get_pkg_data_filename('Or.fits')
fits.info(image_file)
image_data = fits.getdata(image_file, ext=0)
print(image_data.shape)

plt.figure()
plt.imshow(image_data, cmap='gray')
plt.colorbar()

解决方案 #

问题主要由三个常见原因导致，可按以下要求修改代码：

• 调整imshow的origin参数为lower，适配FITS格式默认左下角为坐标原点的规则，解决图像上下颠倒问题
• 引入astropy的可视化拉伸工具，适配天文图像的大动态范围，解决灰度显示不清晰问题
• 如果FITS文件头包含WCS天球坐标信息，可通过WCS坐标系投影绘制，让坐标轴显示正确的天球坐标

修改后的可直接运行代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt
from astropy.visualization import astropy_mpl_style, ZScaleInterval, AsinhStretch, ImageNormalize
from astropy.utils.data import get_pkg_data_filename
from astropy.io import fits
from astropy.wcs import WCS

plt.style.use(astropy_mpl_style)

image_file = get_pkg_data_filename('Or.fits')
# 同时读取数据和头文件
with fits.open(image_file) as hdul:
    image_data = hdul[0].data
    # 读取WCS坐标信息（如果存在）
    wcs = WCS(hdul[0].header)

# 配置适配天文图像的归一化参数
norm = ImageNormalize(image_data, interval=ZScaleInterval(), stretch=AsinhStretch())

# 如果不需要WCS坐标，可去掉subplot的projection参数
plt.figure()
ax = plt.subplot(projection=wcs)
im = ax.imshow(image_data, cmap='gray', norm=norm, origin='lower')
plt.colorbar(im)
# 配置坐标轴标签
ax.set_xlabel('赤经 (J2000)')
ax.set_ylabel('赤纬 (J2000)')
plt.show()

补充说明 #

如果不需要显示天球坐标，只需要像素坐标，去掉代码中WCS相关的部分，仅保留origin='lower'和归一化参数即可达到预期效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者cacas