Techniky Astrofotografie, zpracování snímků

[ceres]

MMys napsal: Výsledek je stejný, hlavně je třeba mít odečtené DF pro stejnou teplotu.
No, myslim si, ze vysledok rovnaky nebude, bude zavisiet predovsetkym na sposobe skladania (priemer, mediam, sigma, kappa-sigma, sucet a pod.) a tiez na aplikacii ff, df a fdf.

Robil som niekolko testov so skladanim velkej sady 3× 120 snimkov a vysledky nie su celkom rovnake. Ako sa mi ukazalo, vysledok a uspesnost skladania zavisi aj od povahy snimaneho objektu - pre plosne objekty je vhodnejsi iny typ skladania ako pre hviezdne pole.

Treba mat aj na pamati, ze v kazdej z noci boli ine podmienky, teda iny seeing, iny chod montaze/pointacie atd. (Iste, aj v priebehu noci sa podmienky mozu menit, ale asi nie tak, ako z noci na noc.) Pri skladani rozne velkych kotucikov hviezd z roznych noci vznikne problem, ktory je len velmi tazko odstranitelny. A to som este nespominal gradient, to je kapitola sama o sebe. Skuste si vyrobit v PS 4 rozne gradienty (> filter > blurr > Gauss > 250.0) a tie poskladat...

Osobne si myslim, ze fotit niekolko noci po sebe len farebnym cipom vysledky moc neprinesie. Ine to je v pripade L(Ha)RGB trichromie, ked kazdu noc mozno robit jednym filtrom a skladanie je jednoduchsie.

Na zaver k tym DF: idealne by bolo urobit DF hned po expozicii, teda sekvenciu snimka-DF-snimka-DF-... V priebehu noci sa totiz teplota okolia moze dramaticky menit a bez zaznamu jej priebehu sa dodatocne tazko nasimuluje.

Ak uz by som mal 80 farebnych zaberov zo styroch noci, postupoval by som nasledovne:

1. kazdu snimku by som opravil o prislusny dark a flat
2. snimky by som zregistroval
3. snimky by som orezal na rovnaku velkost a pole (kvoli ciernym okrajom po registracii)
4. vytvoril by som si mapu bodov pre cely zaber, ktora mi posluzi pri odstranovani gradientu
5. kazdu snimku by som konvertoval na 16-bit fit/tif a rozlozil na jednotlive kanaly
6. pomocou mapy bodov (vid 4.) by som vo vsetkych kanaloch na vsetkych snimkach odstranil gradient
7. poskladal by som jednotlive kanaly podla zvolenej metody pomocou drizzle a jednotlive master-kanaly by som zmensil na povodnu velkost
8. zregistroval by som jednotlive master-kanaly
9. urobil by som trichromiu s nastavenim hodnot pre jednotlive kanaly (idealne podla kalibracnej tabulky)
10. urobil by som vyvazenie bielej

Vysledkom tohto zdlhaveho postupu by bol obrazok hladky v pozadi, bez gradientu, komy a s minimalizovanou farebnou chybou. Pred samotnou trichromiou mozno urobit este jeden maly uskok, a sice zdvihnutie pozadia na nejaku primeranu hodnotu. Tym sa odstrani dalsi sum a vystupia nuansy v snimanych objektoch.

Cely tu popisovany postup mozno v primeranych programoch zautomatizovat, najdelikatnejsie je vytvorenie mapy bodov pre odstranenie gradientu. Tu treba trochu experimentovat, zavisi samozrejme aj na podmienkach, v ktorych sa fotilo, ako husto/riedko tie body musia byt.

V AstroArt 4.0 by naprogramovanie takehoto postupu trvalo asi 30 minut, samotny vypocet niekolko hodin (zavisi na vykone kompu a dostupnych prostriedkoch - 2 GB RAM su nevyhnutne). Myslim si ale, ze tych niekolko desiatok hodin vonku tych par hodin pri kompe zuzitkuje...

[MMys]

To ceres:
V principu (a ideálním - CCD kamera) případě máš pravdu. S DSLR je ale opravdu výsledek prakticky stejný (myšleno tak jak byl dotaz položen). Protože zdaleka největší nepořádek ve snímku nadělá nedokonole odečtený DF.

Nevidím důvodu, proč by neměl být výsledek stejný když:

1) v každém ze čtyř dnů aplikuje určitý (shodný) postup na 20 snímků. A pak ve finále složí již tu čtveřici finálních zpracovaných snímků.

2) Posbírá všech 80 snímků (a patřičných DF a FF k nim samozřejmě) a stejným postupem jako v předchozím, případě složí všech 80 snímků. Dovoluji si tvrdit, že ve výsledku rozdíl nepoznáš. Sám jsem to zkoušel (byť s menším množstvím snímků)

Tebou uvedená metoda samozřejmě bude dokonalejší, než tady mnohdy praktikujeme, ale opět bude jedno, jestli ji aplikuješ na 4 sady snímků a pak tu čtveřici ještě jednou složíš, nebo to uděláš vše na jeden zátah s 80 snímky.

Mimochodem - nepochopil jsem to s tou komou. Pokud bude ve snímcích, bude i v tom výsledném. Není mi jasné, která operece z tebou uvedených by ji eliminovala.

[honza.ho]

Zatím to vypadá, že zvolím postup jaký uvedl MMys. Ten Ceresův bych nezvládl. Co se týče objektu jedná se o M42, nejde mi o samotnou mlhovinu ale o prachové okolí. Zatím jsem pouze na začátku, začal jsem snímat dlouhé expozice včera, ale nějaký ten prach tam snad bude. Takhle vypadá 12 narychlo složených, nezkalibrovaných snímků z plánovaných cca 80 (šum je zatím opravdu velký). Pak bude nutné ještě dofotit samotnou mlhovinu + jádro, běh na dlouhou trať, kdoví jestli to vůbec stihnu než Orion zapadne. Ale rád bych to zkusil, alespoň se zase naučím něco nového v oblasti zpracování, nastavování stejné kompozice atp.

Zatím děkuji za rady ..

[MMys]

Nemůžu si pomoc, ale je to barevně nějak mimo. Pokud vezmu neupravený snímek, modifikovanou DSLR nebo zhruba zkalibrovanou CCD kamerou, tak v M42 a M43 převažuje červená, i v okrajových částech, tam to jde došeda. Pěkně modrá je pouze ta reflexní NGC 1977.

Tady je to opravdu nějak moc modré. Co jsi s tím dělal ? Ukaž jeden snímek bez úprav. Třeba jenom převedený v default nastavení RAW konvertoru (as shot).

[honza.ho]

S modrou jsem udělal pouze jednu věc a to její mírnou desaturaci, když jsem trochu zvedl kontrast, už dost rušila. Ten snímek jsem nepřikládal jako hotovou věc, spíš jako fázi, od které bych se rád odrazil a dofotil k ní další snímky.
Červená převažovat v tomhle případě nemůže, celý střed byl prakticky přepálený a nahrazen asi 3 snímky které jsem zhotovil pouze na zkoušku, abych si vyzkoušel skládání 2 různých expozic.

edi1: koukal jsem teď ke Krnekimu a ten to má taky dost modré
edit2: lehce dojde k navýšení pokud pohnu s jezdcem v shadows/highlights (tím jsem trochu ztmavil střed který nafocený nemám)

[ceres]

MMys napsal: Mimochodem - nepochopil jsem to s tou komou. Pokud bude ve snímcích, bude i v tom výsledném. Není mi jasné, která operece z tebou uvedených by ji eliminovala.
Nemyslel som komu, ale farebnu aberaciu :-/ Inak matematickymi metodami by sa mala dat eliminovat aj koma, presnejsie sklenutie pola. Ked existuju softy, ktore dokazu pre jednotlive premerane objektivy narovnat ich skreslenie v rohoch, malo by sa nieco podobne dat urobit aj s obrazmi z astronomickych objektivov. To je uz ale vyssia matematika, zostrojit takyto softvarovy flatener...

Presiel som sadu, ktoru som spominal o prispevok vyssie. Su to 5-sekundove expozicie komety 17P/Holmes z 31. oktobra 2007. Urobil som simulaciu v AstroArte 4.0, ktora priniesla zaujimave vysledky a exaktne poznatky o skladani obrazkov. Je toho vela, kym to spisem, tak to nejaky cas potrva. Pre zaujimavost ale pripajam namiesto cisel a grafov jednu animaciu, ktora ukazuje, aky prinos ma scitanie viacerych obrazkov:



Tuto animaciu som ziskal nasledovne:
1. vyrobil som sadu sumovanych obrazkov pri pouziti DF a FF, scital som najprv 1, potom 2, 4 ... 80 obrazkov, nasnimanych na jeden zatah 31. oktobra 2007 v Marianke pomocou refraktora Scopos ED 66/400 + CCD kamera astropix 1.4
2. kazdy obrazok zo sady som znormalizoval do rozsahu 0 – 65535
3. na znormalizovane obrazky som aplikoval L-S filter (rotacny gradient, Larson-Sekanina)
4. Vysledky som orezal a exportoval do 8-bit jpg
5. Animaciu som vytvoril z vrstiev v PS 7.0, zvacsenych na 200 % (nearest neighbor)

Obrazky som inak nijako neupravoval, ziadne hybanie krivkami, ostrenie, uprava kontrastu ani nic podobne.

Pekne tu vidno nielen to, ako sa rysuju jety v klave komety, ale aj to, ako vdaka lepsiemu kontrastu vystupuju slabe hviezdy v kome. Pre ilustraciu - hodnota pozadia na znormalizovanych snimkach je v pripade suctu 2 expozicii 244 (solo ma pozadie 377), v pripade suctu 80 expozicii len 40...

Cize, cim viac, tym lepsie, hranica rozumneho zisku lezi kdesi pri 64 obrazkoch...:

1x 5s
Background ..... 377
Average ........ 454.61024
Std.deviation .. 675.64816

2x 5s
Background ..... 244
Average ........ 323.95374
Std.deviation .. 679.69287

4x 5s
Background ..... 182
Average ........ 262.03571
Std.deviation .. 679.91674

8x 5s
Background ..... 123
Average ........ 203.40169
Std.deviation .. 679.88018

16x 5s
Background ..... 73
Average ........ 153.12552
Std.deviation .. 679.00345

32x 5s
Background ..... 44
Average ........ 124.25475
Std.deviation .. 679.14643

64x 5s
Background ..... 39
Average ........ 120.28238
Std.deviation .. 680.38089

80x 5s
Background ..... 40
Average ........ 121.97619
Std.deviation .. 681.9066

[KDan]

Takže všechno funguje, jak má. Při zdvojnásobení počtu snímků se úroveň Background vždy přibližně 1.4x zmenší [SQRT(2)], což platí jen do jisté meze. U Tvé CCD kamery se strmost charakteristiky poklesu úrovně šumu láme při 64 snímcích, jenže u DSLR podobný jev nastává už při 32 snímcích (800ASA), nebo 16 snímcích (1600ASA). Důvodem je vyšší úroveň reziduálního systémového šumu.

[KDan]

To ceres: Ta animace je nádherná. Takhle zpracované jsem to ještě nikdy neviděl.

Nevím jak by u DSLR pomohlo snímat DF hned. Zkoušel jsem fotit se zapnutou redukcí šumu - kdy se DF přímo odečítá - ale moc to už nepomohlo. Myslím si, že i samotné zahřívání senzoru součástami v jeho okolí, které při expozici pracují v jiném režimu, může být jednou z příčin, proč odečtení nefunguje ideálně. Když se exponuje osmi minutami, je těžké dodržet vyrovnané teplotní podmínky pro LF a DF.  

[ceres]

Este som do tej animacie dorobil 120× 5 sekund:



120x 5s
Background ..... 39
Average ........ 120.69509
Std.deviation .. 683.29319

Takto to vyzera graficky (na zvislej osi je uroven pozadia, na vodorovnej pocet pouzitych expozicii):



Mam z toho isteho vecera aj sadu 60-tich 20-sekundovych expozicii, urobim aj tu podobne porovnanie a skusim porovnat aj zisky pri rovnakom suctovom case zo sady 5- a 20-sekundovych obrazkov. Aj to by mohlo dat exaktnu odpoved na otazku, ci fotit vela kratkych expozicii alebo malo dlhych. Odpoved vsak poznam uz teraz: vela dlhych

[ceres]

Dokoncil som porovnanie sady 60-tich 20-sekundovych expozicii (vid prispevky #485 a #488 ). Tu je animacia:



a prislusny graf urovni pozadia:



Pri tychto 4× dlhsich expoziciach sa prinos skladania lame na hranici 32 obrazkov, co je vlastne logicke. Zaujimave je, ze po normalizacii jednotlivych zlozenin sa pri meranych hviezdach len malo meni ADU, FWHM aj S/N... Tu je ukazka meranych hviezd:



a tu ukazka nameranych vysledkov:



Vysledky v podstate velmi dobre koresponduju s teoriou a potvrdzuju, ze najlepsie je urobit aspon 16 expozicii s dlzkou primeranou atmosferickym podmienkam a povahe snimaneho objektu. Pri kratsich expoziciach su hviezdy bodovejsie, nizsi je vsak odstup signal/sum. Predlzovanim expozicie sa S/N zvysuje, snimka sa vsak mierne rozostruje, co je sposobene v prevaznej miere seeingom a pointaciou.

Ked to zhrniem, viac expozicii mi znizi sum, dlhsie expozicie zvysia pomer signal/sum. Ked teda chcem snimat objekty skor bodove/stelarne, mal by som pouzit viac kratsich expozicii, ked lovim hmloviny, staci zhruba polovica, ale stvornasobne dlhych expozicii. Pre deep view potom viac dlhsich expozicii...

Este mala poznamka: analyzovane obrazky boli snimane pri urcitej hladine gain-u, teda zosilenia signalu (nieco ako vyssie ISO pri pouziti DSLR). Najblizsie sa pokusim ziskat este rovnake sady s roznym gain-om a tie porovnat...

[KDan]

Jenom stručná poznámka k flat-field snímku:

Protože jsem línej, při focení skrz ED80/600 jsem zvláštní flat-filed snímek nepořizoval, neboť mi osvětlení snímku připadalo rovnoměrné. Použil jsem tedy kalibrační snímek z 200mm objektivu Canon, zacloněného tak, aby nevinětoval. Všimnul jsem si, že se mi ale nedaří dobře odstranit skvrnky na filtru před senzorem - kvůli kterým jsem i při focení EDčkem flat snímek používal. Pak teprve mi vzápětí došlo, že zobrazovací kužel 200mm objektivu má větší vrcholový úhel a proto se flíčky na anti-aliasing filtru promítají na senzor jako větší, méně kontrastní a ještě k tomu jsou posunutě. Lenost se holt nevyplácí a tak to můžu všechno předělávat. Naštěstí počasí je na draka.

Koneckonců, oblohu můžu použít aspoň pro vyfocení toho příslušného flat-fieldu.  ;D

[KDan]

Včera jsem vyrobil sadu flat snímků pro oba mé dalekohledy - ED80/60 a N200/1000. U EDčka to bylo celkem jedno, ale když jsem dělal ff pro Newtona, zjistil jsem ve shodě s tím, co zde už bylo řečeno, že je velice závislý na poloze foťáku. Snímky jsem pečlivě proměřoval a rozdíly jsou znatelné. Proto jsem se rozhodl tyto kalibrační snímky pro jednotlivé polohy fotoaparátu rozhodně neprůměrovat. Původní polohu při focení jsem zrekonstruoval na základě směru difrakčních artefaktů kolem jasných hvězd. Takto pořízený flat frame fungoval podstatně líp.

Light box má určitě své opodstatnění, protože umožní vyrobit kalibrační snímek přesně za podmínek, při nichž byl pořizován snímek objetku. Nemáte někdo zkušenosti s jeho výrobou, a to hlavně s použitým zdrojem světla?
Inspirovaly mě stránky
http://www.astrodon.com/oldsite/LearningCurve.html
Zařízení je lehké a malé, osvětlení je homogenní, ale moc se mi nelíbí ta "špice" na spektrální charakteritice použitých LED diod - i když vím, že pro flat field korekci nemusí být použit zdroj bílého světla.  

[KDan]

O deštivém víkendu jsem si hrál s některými svými snímky a vyzkoušel jsem jednoduchou metodu doostřování, která "nevyrábí" téměř žádné nežádoucí artefakty - pokus se to s ní nepřežene. Vytvoříme novou vrstvu duplikováním obrazu a duplikát proženeme filtrem typu "Horní propust". Pak ho sloučíme přes "Tvrdé světlo" s originálem. S parametry horní propusti, opacity a plnění je třeba uvážlivě laborovat, ale uvedený způsob ostření mně při hlubším zamyšlení připadá velmi příjemný, protože je spojen s přirozeným zvýrazněním hran.

Nežádoucím efektem je zvýšení šumu v obrazu, protože horní propust zvýrazní v závislosti na nastaveném poloměru všechny vysokofrekvenční složky, které snímek obsahuje - tedy nejen ostré přechody ale i šum -, nicméně dá se dobře najít vyhovující kompromis.

[KDan]

Dále jsem potřeboval z některých svých snímků odstranit nežádoucí gradient,  způsobený parazitním světlem lampy na okraji snímku, kde už nebyly zachyceny žádné plošné objekty.
Jako nejednodušší a nejpřesnější se mi jevila tato metoda: Nejprve jsem duplikoval vrstvu, pak jsem nežádoucí gradient ohraničil nástrojem "Magická hůlka". Chvíli jsem si samozřejmě hrál s nastavením parametru tolerance. Pak jsem obraz Gaussovsky rozostřil (poloměr rozoostření jsem nastavoval zkušebně tak dlouho, až nejjasnější hvězdy ve výběru zmizely). Následně jsem ťuknul kapátkem 5x5 těsně za hranici výběru, směrem do oibrazu, a nastavil barvu popředí. Tu jsem potom nabral do tupého kulatého štětce (s "Gaussovským rozložením hustuty nátěru") a zvolil jsem jeho co největší prakticky použitelný poloměr. Tím jsem za hranicí výběru tupoval zbytek obrazu. Nejprve podél selekce a teprve následně dál. * Výsledek této výtvarné činnosti jsem kontroloval extrémním zvýšením kontrastu. Nakonec jsem vstvu invertoval.
Ve finále jsem obě vrstvy sloučil přes míchací metodu "Tvrdé světlo", přičemž jsem opět laboroval s parametry průhlednosti a plnění. Po konečné úpravě obrazu byl výsledek stejný, ne-li lepší, než při použití umělého pozadí aproximovaného polynomem (porovnával jsem s IRISem).
---
Edit: *Teď mě ještě napadlo, že by zbytek obrazu šel smazat a nahradit pozadím, jehož barvu jsem nabral do kapátka. Tuto metodu jsem už kdysi viděl na stránkách MMys.  ;)

[honza.ho]

Podobný postup jsem se nedávno naučil na webu Jerryho Lodrigusse.

http://www.astropix.com/HTML/J_DIGIT/VIGNET.HTM

Má tam pěkně popsané i další metody zpracování.