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DBE 背景消除:黑圈、辉光、光梯度与采样点

线性阶段2021.01

DBE(DynamicBackgroundExtraction)是 PixInsight 线性阶段的重要工具,用来估算并去除背景的光梯度与色彩梯度。但它远不只是“打平背景”这么单纯——从黑圈、辉光到采样点的摆放,都是需要细究的功夫。这篇整理 DBE 的几种用法与常见陷阱。

DBE 到底在做什么

DBE 的核心,是对光梯度不平的图像制作出一个背景模型,再通过减法或除法把它去除。这是天文图像线性阶段的重要一步。

有趣的是,通过这个背景模型,还可以反推出拍摄时的状况——例如镜子周边的减光,或是辉光消除过度所造成的黑影。背景模型的形状往往几乎与原图一致,值得下载下来对照观察。

要特别强调:即使是减法,也不是把原图直接减去背景模型就好。这个过程至少涉及了空间频率相关的算法,目的是尽量避免部分想保留的天体信号受到影响(例如星点变色)。比较处理前后时,记得对两张图像使用相同的 STF 设置,才能公正地看出差异。

DBE 制作的背景模型与去除光梯度后的结果对照

黑圈:拍星系常见的困扰

不少同好的星系照片都有黑圈问题,DBE 正好可以解决。

通常拍星系,我对明度通道至少会做两次 DBE:先处理黑圈,再处理光梯度不平。而对彩色通道,通常只处理颜色梯度的不平(也就是只做第二步),但采样点可能会和明度通道不同。

明度通道两次 DBE:先除黑圈、再平光梯度

处理黑圈的具体做法:画好圆形或你要的形状后,勾选 Fixed,针对那个圈手动调整亮暗。单色图像只有 R/K 栏有作用,通常是用一个很小的数值来微调,多试几次,把黑圈或亮圈调平即可。

一个前提要提醒:图像必须先校正过(扣暗、除平、平暗)再来做 DBE。如果一开始黑圈或亮圈就很严重,请先检查校准帧是不是出了问题——别让 DBE 去补校准帧该做的事。

以 Fixed 圈手动微调黑圈的操作

消除细微的尺度结构与辉光

DBE 也能拿来消除画面中一些小尺度的结构,例如某些相机(如 QHY 183M)无法完全校正的辉光。

这是个吃力活,只能慢慢地放置大量采样点,非常花时间。但成果还不错,残余的辉光几乎能被打平。通过对照背景模型与残余辉光的原图,可以清楚看到这道工序把什么东西移掉了。

以大量采样点消除 QHY 183M 残余辉光的前后对照

采样点:DBE 成败的关键

DBE 做得好不好,很大程度取决于采样点放得对不对。

别迷信默认值。 平常没事,但一旦遇到高反差的亮度梯度,默认值就会出问题:

  1. 如果是手动放的,会像某些例子一样,蓝色的部分全部不列入计算(等于白放);
  2. 如果是自动放的,更惨——采样点几乎集中在中性灰附近,根本无法正确估算背景。

上述这个状况,其实只调整了采样框大小,其他参数都是默认的。所以那句话说得好:Default is an illusion(默认值是一种幻觉)。

高反差梯度下,手动与自动放置采样点都失效的示范

采样点放在暗星云上可以吗? 我做过一个实测:某张图像的天空背景亮度约 0.007、暗星云亮度也在 0.007 上下,其他位置则大于 0.008。在这种情况下,DBE 选择暗星云作为采样点,我认为并没有太大的影响。千言万语,比不过照片自己说话。

一个实际案例:图像不平怎么办

曾有同好来信问:他的图像有点不平,该怎么解决?原始图稍微有点暗角,做完 DBE 后就平整了,而光梯度模型显示的,也就是上方角落有点暗角而已。事实上这张图像质量非常好。

这带出一个提醒:如果图像处理之后反而变得不平,请善用蒙版并改善处理程序,而不是一味加重 DBE。另外补充一点——Oversample 的数据无须 drizzle,它需要的是反卷积(deconvolve)。

图像暗角以 DBE 校正的原图、结果与光梯度模型

小结

DBE 表面上是“去背景”,实际上是一门关于采样点判断的功夫。从星系黑圈、相机辉光到高反差梯度,每一种状况都有它对应的采样策略,而默认值几乎从不是最佳解。把采样点放对,DBE 才能还你一个干净、又不伤天体信号的背景。