Tratamiento de defectos: defect columns, hot/cold pixels, polvo y ruido de píxeles calientes
En el camino de la posproducción astronómica nunca existen datos perfectos, solo soluciones que encontramos para sus problemas. Los frames de calibración se encargan de la mayor parte de los defectos sistemáticos, pero siempre quedan algunos que se escapan de la red: defect columns, píxeles defectuosos, sombras de polvo, píxeles calientes residuales. Este artículo recopila varios tipos de defectos habituales en la etapa de preprocesado, junto con el método de tratamiento correspondiente a cada uno.
Tres tipos comunes de defectos y sus contramedidas
Primero, una tabla resumen: estos son los tres tipos de defectos con los que uno se encuentra más a menudo en el preprocesado, y el principio de tratamiento de cada uno:
- defect column (columna defectuosa, habitual en CCD): se elimina con un Defect Map.
- hot / cold pixel (píxel caliente/frío): se eliminan con darks; lo que los darks no consigan quitar, se trata con Cosmetic Correction.
- dust shadow (sombra de polvo): se elimina con flats; lo que los flats no consigan quitar, se repara tras la integración sustituyéndolo por otro canal.
A continuación desarrollo por separado los dos tipos más peliagudos.
Columnas defectuosas (defect column): confía en el Defect Map, no en el rechazo
Las columnas defectuosas son más habituales en las cámaras CCD y más raras en las CMOS. Hubo una CCD para la que tardé una hora entera en hacer el Defect Map, porque tenía alrededor de 50 columnas defectuosas (esas líneas negras que se ven en la imagen).
Puede que alguien pregunte: ¿por qué no las rechazamos directamente (reject) durante la integración y ya está? Porque no se pueden rechazar: las columnas defectuosas son demasiado oscuras; si se intentan eliminar mediante el rechazo de píxeles, hay que sacrificar bastantes otros píxeles buenos, y encima el resultado es malo. Así que la forma correcta es crear un Defect Map para la cámara, cargarlo con el proceso DefectMap y aplicarlo a los lights que tengan columnas defectuosas; así se reduce enormemente el impacto de las columnas, y el resto residual se deja sin esfuerzo al algoritmo de rechazo durante la integración. Esta forma de proceder la vengo usando yo mismo desde siempre. Por ejemplo, la CCD 16803 de «Latte» tiene una columna defectuosa evidente justo en el centro de la imagen, más tres poco visibles, y se trata exactamente así.
Píxeles calientes: hay que tratarlos sí o sí antes del registro
Si los píxeles calientes no se limpian bien en la etapa de darks y Cosmetic Correction, causan problemas que jamás habrías imaginado. Mira este ejemplo:
La imagen de la izquierda es antes del registro de estrellas y la de la derecha, después. ¿Por qué en la imagen de la derecha brota un montón de patrones parecidos a dónuts? La respuesta: esos puntos blancos no son estrellas, sino píxeles calientes. Estos píxeles calientes deberían haberse eliminado al restar los darks y en la Cosmetic Correction, pero no fue así, de modo que, al registrar las estrellas, el algoritmo de interpolación los «modificó» hasta darles forma de dónut, y quedaron en la imagen final, y no en poca cantidad.
La buena noticia es que, con suficientes tomas y con los parámetros del algoritmo de rechazo bien ajustados, al final todos esos dónuts acabaron por eliminarse igualmente. Pero esto ilustra justo lo siguiente: los píxeles calientes deben eliminarse en la medida de lo posible en la etapa de darks y Cosmetic Correction, para evitar que el proceso de registro los transforme en algo que ensucie la imagen; no hay que descargar toda la responsabilidad en el rechazo posterior.
Por cierto, si te parece que la Cosmetic Correction integrada en PixInsight no funciona lo bastante bien, en la comunidad hay también un aficionado (Roberto Sartori) que escribió código de PixelMath para tratar hot and cold pixel. Lo probé y, para mi sorpresa, funcionaba incluso mejor que la Cosmetic Correction integrada. Cómo envidio a los aficionados que saben programar.
Un caso extremo: los defectos combinados de un telescopio grande
Por último, veamos un ejemplo extremo de «todos los defectos juntos a la vez», procedente de un telescopio grande de la clase de 1 metro. Fotografiar con esta clase de telescopio no es nada divertido, la verdad: usa una montura altazimutal y un rotador de campo, y al fotografiar objetos a menos de 20 grados del cenit, para mantener la posición del objeto el rotador de campo gira a muchísima velocidad, con lo que aparecen spikes de difracción bifurcados, cuyo ángulo es distinto en cada toma, e incluso dentro de una misma foto hay dos spikes con ángulos diferentes.
En esta imagen hay además una defect column (cuyo tratamiento es relativamente sencillo), y algo que rezuma por un lado y que parece AMP GLOW, con un aspecto de moho de pared. Para esta clase de defectos combinados no hay una solución ya hecha; solo cabe desgranarlos uno a uno e ir enfrentándolos por separado. Y esa es también la norma en la posproducción astronómica: los datos perfectos no existen, y lo que podemos hacer es encontrarle a cada problema su solución.