Технология, описанная в этой статье, реализована в программе PGMania
Вместо предисловия
Ну не нравится мне снимать дарки. Возни много, результат часто никакой.
После вхождения и погружения в тему обработки "классического" дипская, изучения накопленного астро-собществом многолетнего опыта и попыток осмыслить происходящее в этой области, к ней накопилось много вопросов. Готовых ответов никто не давал, да их и не было, потому пришлось изобретать свой велосипед и, в общем, это завершилось удачно. Никто, кроме автора, за идею не пострадал, а у сообщества появилась альтернативная рабочая методика обработки астро-фотографий.
Вступление
Ниже скриншот с небольшим фрагментом кадра "до" и "после" процесса.
Собственно, понятие калибровки в данном случае не совсем уместно. Больше подходит термин "очистка" снимков. Калибровка подразумевает выравнивание снимков в серии перед сложением. Тут этот этап намеренно опущен, чтобы не уходить от основного вопроса. Но, поскольку калибровка звучит более значимо и привычно, будем использовать его.
В результате процесса мы получаем удаление горячих пикселей, значительное увеличение контраста и отношения сигнал/шум (SNR) используемых лайтов. Случайный, т.е. несистемный шум со снимков также успешно убирается. Это треки спутников, космики, мусор и пр.
Обработка снимков в серии производится попарно. Серия снимков после подобной обработки будет нуждаться в выравнивании по опорным звездам относительно мастер снимка. Эту операцию нужно проводить отдельно, до или после их обработки по описанной методике . Важно, что все процессы производятся без использования темновых(dark) и офсет(bias) кадров. Флэты(flat) могут понадобиться, но это довольно индивидуально.
В процессе калибровки мы используем любые 2 лайта из серии. Порядок их следования значения не имеет. Большое значение имеет совпадение полезного сигнала на калибруемых в паре снимках и тщательность их совмещения по этому сигналу.
На выходе также получаем 2 обработанных лайта. Важно, что в процессе участвуют всего 2 кадра с полезным сигналом. Лайты должны быть изначально, еще при съемке, слегка смещены в координатах сенсора относительно друг друга с точки зрения полезного сигнала. Конкретное смещение не лимитируется, но 2-10 px и больше - это нормально. Основным критерием при выборе смещения должна быть уникальность мусора в кадре в данной точке в координатах сенсора. Это все, что нам нужно.
Далее совмещаем лайты по полезному сигналу например по звездам. Сдвигаем и, если надо, вращаем, масштабируем первый лайт относительно второго, добиваясь максимального совпадения. В PGMania это делается как вручную, так и автоматичеки, в нескольких вариантах.
Манипуляции с подвижками лайтов, их вращением или масштабированием должны быть запомнены, т.к. в процессе калибровки их придется делать неоднократно. Алгоритм калибровки состоит из выделения шумовой составляющей и ее вычитания из снимков пары. Всего алгоритм содержит до 10 шагов, состоящих только из операций вычитания и исключения. Некоторые операции содержат промежуточные смещения снимков между собой на величину исходного смещения сигнала в координатах сенсора.
Иллюстрация работы нескольких первых этапов обработки:
Полученный вариант не плох, но не идеален. Слишком шумно и кроме того, на результатах наблюдается проникновение уникального сигнала с одного лайта на другой лайт, в негативе.
После небольшой доработки и усложнения алгоритма удалось получить практически полностью очищенные от горячих пикселей и мусора 2 лайта с радикально уменьшенными шумами.
Сигнал, присутствующий только на одном лайте гасится, и в другой лайт почти не попадает. "Эхо" второго лайта, с уникальным сигналом с него, все же присутствует, ослабленное на порядки, но никак не мешает последующему сложению.
Это уже вполне рабочий способ устранения горячих пикселей и случайного шума, который можно эффективно применять на практике.
Итоговый результат в сравнении с исходным лайтом по всему кадру:
Для сравнения уровня шумов исходного кадра и калиброванного, ниже приведен снимок M31 с синхронно задранными уровнями и кривыми в PS.
В итоге удалось получить практически полностью очищенные от горячих пикселей и мусора 2 лайта с радикально уменьшенными шумами.
Подробнее о технологии можно почитать в статье Калибровка без дарков по двум лайтам. Устранение горячих пикселей и увеличение SNR снимка
Всяческих успехов,
Е. Трифонов, aka p.v.