Obróbka grafik w astrofotografii planetarnej

Wyostrzanie i obróbka monochromatycznych obrazów planet za pomocą dekonwolucji, maski wyostrzającej i waveletów

Mając gotowe stacki fotografii planety wykonane za pomocą różnych filtrów (RGB, podczerwień itp.) trzeba je obrobić. Opcji wyostrzania i poprawiania fotografii planetarnych jest wiele, z czego najczęściej stosowane to:
  • Wyostrzanie waveletami
  • Wyostrzanie filtrami deconvolution
  • Wyostrzanie maską wyostrzającą (usharp mask)

Każda z tych metod produkuje nieco inną wynikową fotografię. W zależności od zastosowanych ustawień możemy lekko "wyostrzyć" obraz zachowując i podkreślają drobne i mało kontrastowe detale, czy też znacznie mocniej podkreślając większe struktury na powierzchni planety kosztem tych słabszych i mniejszych. Obrabiając różnymi ścieżkami ten same materiał wyjściowy możemy otrzymać finalne kolorowe fotografie prezentujące inne szczegóły planety.

Im lepszy stack tym większą możliwość obróbki będzie oferował. Zazwyczaj potrzeba co najmniej 1000 klatek z kamerki typu DMK21 by uzyskać sensowny obraz po obróbce.

Wavelety

System wyostrzania waveletami obecny w Registax daje nam możliwość dopasowania siły i charakteru ostrzenia do obiektu i jego rozmiaru. Warstwy od 1:1 do 6:1 wyostrzają od drobnego do dużego detalu. Metodą prób i błędów musimy stworzyć takie ustawienie poszczególnych warstw by otrzymać ostry, ale nie ziarnisty obraz. Im większy obraz planety (duża ogniskowa, apertura), tym "większe" dla waveletów stają się wszystkie struktury na jej powierzchni.

Oto wyjściowy stack Jowisza w kanale czerwonym przy 5,6 metra ogniskowej:
registaxtut1
Obraz jest zamglony, choć przy nagrywaniu ostrość była ustawiona dokładnie. Jest to "standardowy" wygląd wszystkich stacków. Trzeba je wyostrzyć, usunąć szumy i poddać dodatkowej obróbce jeżeli trzeba. Jako że Jowisz jest dość duży to zastosujmy wavelety wyższych warstw:
registaxtut2
Widać od razu znaczącą poprawę ostrości przy minimalnych szumach. Przy dużych i dobrych stackach da się stosować silniejsze wavelety bez pojawienia się nadmiernej ziarnistości. Kanał niebieski bardziej podatny na seeing wygląda tak:
registaxtut3

Widać już nieco większą ziarnistość, ale nadal obraz jest wyraźny. Nieduże zaszumienie usuwa się poprzez lekkie rozmycie obrazu (szczególnie dla kanałów RGB w fotografiach LRGB).

Dla porównania zdjęcie wykonane przy 2 metrach ogniskowej z zastosowaniem tych samych waveletów wygląda na przeostrzone. Drobne szczegóły zostały zamazane:
registaxtut4
Stosując wavelety wyostrzające drobny detal uzyskamy znacznie lepszy rezultat.
registaxtut5

Obróbka po wyostrzeniu

Z podstawowych metod obróbki wyostrzonych zdjęć poszczególnych kanałów możemy zastosować:
  • Edycję poziomów
  • Rozmycie i odszumianie
Edytując poziomy możemy usunąć szare tło obecne w niektórych fotografiach dociągając wykres poziomów od lewej strony do piku głównego sygnału:
registaxtut6

Czerwona linia pokazuje niewielką zmianę poziomów od lewej strony. Usunie to szare naleciałości, "szary" szum z obrazu. Edytując poziomy od prawej strony możemy zwiększyć jasność obiektu, co przydaje się gdy obraz został niedoświetlony. Edycja poziomów dostępna jest w praktyczniej każdej aplikacji (Photoshop, Paint .NET, GIMP, Astra Image, Nebulosity).

Wyostrzone (szczególnie mocno) obrazy zazwyczaj będą miały co najmniej niewielką ilość szumu objawiającą się w postaci pikselowych wzorków, co dobrze widać na powyższym zrzucie z niebieskim kanałem Jowisza. By się tego pozbyć można próbować różnych filtrów usuwających szum, choć najlepsze efekty daje - niewielkie rozmycie obrazu:
registaxtut7
Stosując technikę L-RGB z kanałów kolorowych przenoszony jest tylko kolor. Pikselowy szum przenusłby się w postaci kolorowych wzorków. Rozmycie da w efekcie znacznie lepiej zabarwioną fotografię L-RGB. Kanał podczerwony często stosowany na luminancję znacznie lepiej znosi seeing i zazwyczaj nie wymaga odszumiania przez rozmycie (lub w niewielkim stopniu) więc nie tracimy szczegółów. Poniżej fotografia R-RGB Jowisza otrzymana poprzez wyostrzanie waveletami, edycję poziomów i rozmycie:
Jowisz LRGB wavelety

Maska wyostrzająca - unsharp mask

Tą metodę wyostrzania można stosować na surowe stacki, czy też z niewielką siłą na rozmytych obrazach wyostrzanych waveletami (np. na potrzeby kanału luminancji). Maska wyostrzająca dość szybko wygeneruje spory szum pikselowy i konieczne będzie rozmycie obrazu (przy silnym wyostrzaniu surowych klatek), przez co rzadko jest stosowana. Tak wygląda kanał niebieski Jowisza poddany silnej masce wyostrzającej:
registaxtut8
A tak po rozmyciu (trzeba go nieco więcej):
registaxtut9
A tak wygląda kolorowa fotografia R-RGB otrzymana poprzez maskę wyostrzającą i silne rozmycie:
registaxtut10
Należy pamiętać że grafiki nie można poddawać kilku procesom wyostrzania i rozmywania, gdy prowadzi to błyskawicznie do jej degeneracji i zatarcia wielu szczegółów, czy wprowadzeniu fałszywych. W przypadku Jowisza objawia się to ciemnymi, zielonawymi konturami chmur i ciemnych plam na obszarach biegunowych.

Dekonwolucja

Dostępne są różne filtry dekonwolucji posługujące różnymi matematycznymi wzorami odszumiającymi. W różnych aplikacjach możemy mieć do czynienia z różnymi algorytmami. W Astra Image dostępne są trzy:
registaxtut12
Ogólnie w filtrach tego typu ustawiamy dwa parametry - ilość iteracji oraz długość krzywej (curve width). Im większa długość krzywej tym większe detale, "krzywa" będą wyostrzane. Dla planet o małych rozmiarach stosujemy bardzo małe długości. Ilość iteracji wpływa na siłę wyostrzenia. Jeden i drugi parametr trzeba dobrać eksperymentalnie dla danego algorytmu i rozmiaru planety, np:
registaxtut11
Składając LRGB warto rozmyć obrazy z kanałów barwnych by pozbyć się zakłóceń z dekonwolucji. Poniżej R-RGB z dwóch algorytmów Lucy Richardson i Van Cittert (R w luminancji nie rozmyte, a R pod kanałem barwnym rozmyte):
registax-rrgb-blurred
registax-v-rrgb-bl

Słów kilka o luminancji

Fotografie L-RGB dają spore zalety nad tradycyjnymi fotografiami RGB. Luminancja pozwala połączyć wysoką jakość i ilość szczegółów z barwnym obrazem, który nie zawsze jest tak ostry jak byśmy chcieli. W powyższych sposobach obróbki mogliśmy sobie pozwolić na rozmycie kanałów barwnych i łączenia takich kanałów z nie rozmytą luminancją. Jako kanał luminancji wykorzystuje się kanał czerwony lub jeżeli czułość kamery i jasność obiektu pozwala - pasmo podczerwieni rejestrowane za pomocą filtrów takich jak Astronomik Pro Planet 742 (czy też Pro Planet 804 lub Baader Ir Pass). Im dalej w podczerwień tym mniejszy wpływ seeingu na obraz.

Kanał luminancji pozwala także ograniczyć lub zredukować niewielką rotację planety. Jeżeli algorytm generujący obraz L-RGB jest dość dobry to dopasuje przesunięte barwy do detali w kanale luminancji.

Z drugiej strony fotografie LRGB nie zawsze muszą być lepsze. W zależności od planety fotografia LRGB z czerwoną lub podczerwoną luminancją może mieć zaburzony balans barw jak i utracić niektóre szczegóły. Planetą, której to dotyczy jest np. Mars. Chmury widoczne są tylko w niebieskim paśmie i luminancja z czerwieni lub podczerwieni ich nie ukarze, przez co fotografia LRGB nie będzie tak szczegółowa jak RGB.

blog comments powered by Disqus

Kategorie

Strony