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去星工具全比较与疑难:从 StarNet 到 StarXTerminator

拉伸与非线性2020.08

去星(移除星点)是近年来天文后期的重要一环:先把星点拿掉,就能专心强化背景云气或星系细节,最后再把星点放回。这篇整理去星工具从 StarNet、StarNet2 到 StarXTerminator 的演进,以及几个实务上会遇到的疑难。

早期的 StarNet 与它的多种应用

去星工具的起点是以 AI 训练模型运作的 StarNet++。后来 PI 也内置了 StarNet,安装后要先更新,并指定模型数据库的位置,否则无法使用。内置版相较于插件版有个好处:可以在 console 显示运行进度,不会像早期插件那样让人以为程序卡死了。(附带一提,若输入是彩色图像,产生的星点蒙版也会是彩色的。)

PI 内置 StarNet 的安装与模型数据库设置画面

PI 内置 StarNet 去星结果示意

StarNet console 显示运行进度

去星工具的价值不只在“去星”本身。以星云来说,StarNet++ 至少有这些延伸应用:

  1. 用去星后的图像做 blending(混合)。
  2. 制作 Nebula Mask(星云蒙版)。
  3. 做非传统侵蚀的缩星。

至于星系上的应用,早期我还没特别找到合适的用途。可以说,这类工具的应用可能还有很多等着被发掘。

新一代对手:StarXTerminator 登场

在 StarNet 之后,出现了新的去星插件——同样使用 AI 训练模型的 StarXTerminator(SXT)。实测上,新插件的表现比 StarNet++ 好上不少,无论是在星云背景或星系上都更干净。

StarNet++(左)与新去星插件(右)的去星表现对照

StarNet++ 与新去星插件在星系上的去星表现对照

StarNet2 vs StarXTerminator:依系统焦距选工具

不过 SXT 并非在所有情况下都胜出。因为训练模型的差异,两者各有擅长:

  • 大系统(长焦距):StarXTerminator 表现较好,甚至连 hot pixel 都会一并自动消除。
  • 小系统(短焦距):StarNet2 反而在小星点的处理上更理想。

根据这个实验结果与国外论坛的建议,当时较佳的策略是:小系统用 StarNet2,大系统用 StarXTerminator。(测试中的大系统为 CDK 17 + SBIG STXL11002,小系统为 TOA 130 + SBIG STX-16803。)

StarNet2 与 StarXTerminator 在大、小系统上的去星结果差异

StarNet2 与 StarXTerminator 去星结果的局部放大对照

SXT 持续进化:星芒与小星系的处理

SXT 随版本更新持续进步。以 1.9.14 测试版搭配 AI 11 为例,已经可以顺利移除 JWST(韦布空间望远镜)的八星芒星点,虽然当时还残留少部分星芒末端,但正式版更新后应可解决。

StarXTerminator 1.9.14 + AI 11 移除 JWST 八星芒星点的结果

在小星系的辨识上,SXT 2 也有进步。以一张彩色线性、尚未校正的彗星图像为例,去星后星点与卫星轨迹都被移除,留下了彩色的彗星与背景的小星系——而这些小星系,有一些在使用 StarNet2 时会被当成星点一并去除。

StarXTerminator 2 保留背景小星系,而 StarNet2 可能将其误除

疑难解答:线性去星后背景出现格子

一个常见问题:在线性状态下去星后,背景会出现许多格子(棋盘状)。如果你用的是 RC Astro 的 StarXTerminator,这时可以勾选“Large Overlap”,勾选后背景格子化的状况多半就会消失。

勾选 Large Overlap 前(左)后(右),背景格子消失的对照

Large Overlap 修正背景格子的局部放大

不过要付出代价:勾选 Large Overlap 后,重叠面积更大,去星时间大约会多一倍(例如原本 20 秒的图像,可能要 40 秒)。因此,如果没有 GPU 加速,并不建议勾选——想顺畅使用,备一张像 RTX 3060 这类的显卡会舒服很多。

此外也要提醒,有时候勾选 Large Overlap 反而会出现一些奇怪的伪影;一旦发生,记得把它取消勾选。

SXT 去星后的格子现象与 Large Overlap 的修正效果