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只有两张图像,如何用 PixelMath 叠加

预处理与叠加2022.08

叠加时偶尔会碰到一个尴尬的情况:手上只有两张图像。而 PixInsight 的 ImageIntegration 有个门槛——它至少要三张以上的图像才肯运行。那么只有两张,难道就没办法叠了吗?其实有,我们可以绕过 ImageIntegration,改用 PixelMath 自己动手。

说穿了,“叠加”在数学上就是把多张对齐过的图像做加权平均,用来提升信噪比。ImageIntegration 之所以强大,是因为它在平均之外还帮你做了归一化与像素剔除;但剔除这件事至少要有三张才玩得起来(要有多数决才能判断哪个像素是离群值)。所以当只剩两张时,我们退而求其次,用 PixelMath 手动完成“对齐后平均”这件最核心的事就好。

最简单的做法:相加后平均

两张图像要合起来,本质上就是把它们相加、再除以二。在 PixelMath 里输入的公式,就是把两张图像相加后乘上 0.5(也就是 ÷2)。

用 PixelMath 对两张图像做平均的公式示意

这样就得到一张两者平均后的结果。

想给不同权重?把系数拆开

如果你不只想单纯平均,而是希望两张图像各自占不同的比重,那就把公式展开,分别调整两张图像前面的系数即可。

举例来说:

0.8*image1 + 0.2*image2

这样两张图像的权重就变成了 4:1。系数怎么配,看你对两张图像质量的判断,只要两个系数相加等于 1 即可。

提醒一件很重要的事:动手之前,记得要先把两张图像对齐。 没对齐就相加,星点会叠成双影,前功尽弃。这一步无论你用哪种公式都不能省——PixelMath 只是逐像素做算术,它并不会替你校正两张图像之间的位移。

进阶:先做 Normalization 再平均

上面的做法够应急,但如果两张图像的背景亮度、信号强度有落差,直接相加平均的结果不会理想。更讲究一点的流程,是先对两张图像做 Normalization,再取平均,分成两步:

  1. 先做 Normalization,把要叠的图像归一化到基准图像的尺度:
($T-median($T))*MAD(ReferenceImage)/MAD($T)+median(ReferenceImage)

对两张图像做 Normalization 的 PixelMath 公式

  1. 接着把两张图像平均,完成叠加:
($T+ReferenceImage)/2

Normalization 后将两张图像平均的 PixelMath 公式

公式里有两个符号要说明:

  • ReferenceImage 代表两张图像中比较好的那一张,用它当作归一化的基准。
  • $T 则是另外一张图像。

先做 Normalization 的好处,是让两张图像在相加前站在同一个基准上,避免其中一张的背景或信号差异污染最后的结果。两张图像虽然少,但只要方法对,一样能叠出干净的成品。