Dekonvolution: Masken, PSF und Sternreparatur (ein historischer Blick)

Dieser Artikel ist aus Notizen zur manuellen Dekonvolution zusammengestellt, die zwischen 2020 und 2022 entstanden, bevor BlurXTerminator auf den Plan trat. Im heutigen PixInsight ist dieser Arbeitsschritt größtenteils durch KI-Werkzeuge wie BXT ersetzt worden — schneller und besser, und man muss keinen Stapel Masken mehr von Hand bauen. Dennoch ist es nach wie vor wertvoll, die Prinzipien der manuellen Dekonvolution und die Probleme, die sie angeht, zu verstehen: Es zeigt dir, was BXT im Hintergrund für dich löst, und es hilft dir, bei Schwierigkeiten die Ursache zu lokalisieren.

Was Dekonvolution tut und warum man sie im linearen Stadium macht

Zunächst eine Messung. In PixInsight gibt es ein Skript namens FWHMEccentricity, das die Verteilung von FWHM (Halbwertsbreite) und Eccentricity (Exzentrizität) messen und grafisch darstellen kann. Ich habe die Sterne vor und nach der Dekonvolution verglichen: Nach der Dekonvolution schrumpfte die FWHM der Moffat4-Sterne durchweg auf unter 2, und auch die Eccentricity verbesserte sich.

Kurz erklärt, was diese beiden Zahlen bedeuten:

• Wird die FWHM kleiner, wirken die Sterne kleiner;
• Wird die Eccentricity kleiner, wirken die Sterne runder.

Genau deshalb wird empfohlen, die Dekonvolution im linearen Zustand durchzuführen — dieser Bearbeitungsschritt macht die Sterne tatsächlich kleiner und runder.

Ein paar Voraussetzungen für die Durchführung seien ergänzt: Bei Farbbildern extrahiere bitte zuerst den Luminanzkanal, bevor du es machst; das Bild muss sich im linearen Zustand befinden. Bei einer Mono-Kamera dekonvolviere ich im linearen Stadium immer den Luminanzkanal, und der Unterschied davor und danach ist sehr deutlich (besonders klar, wenn man auf 300 % vergrößert). Bilder einer Farbkamera lassen sich genauso bearbeiten — ebenfalls einfach den Luminanzkanal extrahieren.

Die frühere Methode: PSF, Local Support, Object Mask — keines davon durfte fehlen

Früher fand ich die Dekonvolution in PixInsight immer mühsam und kompliziert — man muss eine PSF machen, dazu Local Support und dazu Object Mask. Später merkte ich, dass diese Dinge eigentlich ziemlich grundlegend sind; macht man es ein paar Mal und hat den Dreh raus, geht es sogar recht schnell.

Der eigentliche Engpass liegt nicht bei diesen Schritten selbst, sondern bei den Masken. Bei der Bearbeitung eines einzigen Bildes macht man im Schnitt mindestens fünf bis sechs Masken. Der größte Engpass damals lag in Wahrheit im menschlichen Gehirn und nicht im Computer — der Computer läuft schnell; es ist der Mensch, der eine nach der anderen beurteilen und eine nach der anderen malen muss.

Die zwei häufigsten Plagen der manuellen Dekonvolution

In der manuellen Ära konzentrierten sich die lästigsten Probleme der Dekonvolution meist auf die Bereiche heller Nebel:

1. Schwache Sterne in hellen Nebeln bekommen um den Stern herum stets einen schwarzen Ring;
2. Helle Sterne in hellen Nebeln werden in ihrem Zentrum beschädigt.

Beide Probleme werden im Grunde durch eine schlecht gemachte Dekonvolutionsmaske verursacht. Damals versuchte ich, Local Support anzupassen, doch es machte kaum einen Unterschied; nach dem Anpassen der Maske besserte es sich nur geringfügig und ließ sich anscheinend nie ganz beseitigen. Typische Beispiele für solche hellen Nebel sind M42 und NGC 3372.

Der Preis einer schlecht gemachten Maske: Hard Edge

Die Bedeutung der Maske sieht man an der folgenden Gegenüberstellung am deutlichsten. Das linke Bild ist eine Arbeit, die ich vor zwei Jahren bearbeitet habe, das rechte eine neuere Arbeit, beide mit einem System von CDK 17 Zoll oder größer aufgenommen.

Das linke Bild zeigt genau das häufige Problem, wenn die Großstern-Maske der Dekonvolution schlecht gemacht ist: Die Luminanz der großen Sterne schrumpft übermäßig und erzeugt eine deutliche Kante (Hard Edge). Nebenbei bemerkt: Topaz Denoise AI verursacht ohne jede Maske dasselbe Problem — deshalb rate ich davon ab, es ohne Maske direkt zu verwenden.

Manchmal ist es besser, statt einen Haufen Erklärungen zu schreiben, die Zeit darauf zu verwenden, die Sterne ordentlich hinzubekommen. Dieser Satz passt auf die Ära der manuellen Dekonvolution besonders gut — ihr Erfolg oder Misserfolg hängt fast vollständig an der mühseligen Knochenarbeit des Maskierens.

Schlusswort

Heute hat BXT das alles vereinfacht: Kein Handanlegen mehr für die PSF, kein Malen von fünf, sechs Masken, und die Nachwirkungen einer schlecht gemachten Maske wie schwarze Ringe und Hard Edges werden weitgehend umgangen. Doch das Ziel, das die Dekonvolution erreichen will, hat sich nie geändert — die Sterne kleiner und runder zu machen und die Details zurückzuholen, die Atmosphäre und optisches System verwischt haben. Wenn du verstanden hast, womit die manuelle Ära zu kämpfen hatte, wird dir klarer, welche Arbeit BXT dir eigentlich erspart.