راهنمای عمومی پردازش تصاویر دنبالهدار: همترازی، حذف ستارهها و ترکیب
دشواری اصلی پردازش تصاویر دنبالهدار را میتوان در یک جمله گفت: دنبالهدار نسبت به ستارههای پسزمینه حرکت میکند، بنابراین دنبالهدار و ستارهها را نمیتوان همزمان و با یک مجموعه پارامتر همترازی پردازش کرد. به همین دلیل، هنگام پردازش دنبالهداری که تند حرکت میکند، تصویر دنبالهدار و پسزمینهٔ ستارهای همیشه جداگانه پردازش میشوند و در پایان با هم ترکیب میگردند. این نوشته تجربههایی را که در طول سالها در پردازش دنبالهدار اندوختهام، از ابزارهای همترازی و حذف ستارهها گرفته تا رنگ و ترکیب، بهعنوان یک راهنمای عمومی گرد آوردهاست؛ و اما برای نمونهٔ عملی، میتوانید مجموعهٔ دنبالهدار Tsuchinshan در «پردازش دنبالهدارها در PixInsight» را ببینید.
چرا به همترازی دنبالهدار نیاز داریم: یک مقایسهٔ کنار هم
نخست یک مقایسه را ببینید که نشان میدهد همترازی دنبالهدار دقیقاً چه مشکلی را حل میکند.
سمت چپ تصویر بالا نتیجهٔ اینتگریشن (integration) تصاویری است که روی هستهٔ دنبالهدار همتراز شده و ستارههایشان حذف شدهاست؛ سمت راست نتیجهٔ اینتگریشن مستقیم است که در آن فقط ستارهها همتراز شدهاند. در تصویر سمت راست که هرگز روی هسته همتراز نشدهاست، پس از اینتگریشن چند عیب در اطراف هسته پدیدار میشود — و میخواهم تأکید کنم که آنها «جزئیات اطراف هسته» نیستند، بلکه آسیبی هستند که پس از حذف مقادیر پرت به دست الگوریتم pixel rejection (حذف پیکسلهای پرت) بر جای ماندهاست. خود تصویر هسته نیز بهسبب همین عیبها ناقص میشود. به بیان دیگر، اگر میخواهید شکل کامل هسته و دم را نگه دارید، از گام همترازی دنبالهدار گریزی نیست.
ابزار Comet Alignment (CA)
ابزاری که در PixInsight کار همترازی دنبالهدار را بر عهده دارد Comet Alignment (CA) است. ابتداییترین شیوهٔ استفاده از آن، همراه کردنش با Star Alignment (SA) است: با SA ستارهها را همتراز کنید و با CA دنبالهدار را، تا در پایان دو تصویر بهدست آید، یکی برای ستارهها و یکی برای دنبالهدار، که هر کدام جداگانه پردازش میشوند. در SA، موضع دنبالهدار را با کلیک چپ ماوس انتخاب میکنید.
روشی که زمانی شکست خورد و بعدها موفق شد
سالها پیش یکی از دوستان علاقهمند ایدهٔ پیشرفتهای را مطرح کرد: با CA دنبالهدار را همتراز کنید و با اینتگریشن «تصویر خالص دنبالهدار» بسازید، سپس یک بار دیگر CA را اجرا کنید تا دنبالهدار از تصاویر همتراز شده روی ستارهها کسر شود و به این ترتیب پسزمینهٔ ستارهای تمیز و خالصی بهدست آید. گامهای تفصیلی چنین است:
- تصاویر دنبالهدار را کالیبره کنید.
- با Star Alignment ستارهها را همتراز کنید تا تصاویر همتراز شده روی ستارهها تولید شوند.
- با CA هستهٔ دنبالهدار را در تصاویر همتراز شده روی ستارهها انتخاب کنید تا تصاویر همتراز شده روی هسته تولید شوند.
- با Image Integration تصاویر همتراز شده روی دنبالهدار را اینتگریشن کنید تا «تصویر خالص دنبالهدار» که تقریباً بدون ستاره است تولید شود.
- تصویر خالص دنبالهدار را ذخیره کنید، آن را در subtract operand image درون CA انتخاب کنید و یک بار دیگر خروجی بگیرید تا تصاویر «همتراز شده روی ستارهها و بدون دنبالهدار» تولید شوند.
- با Image Integration تصاویر همتراز شده روی ستارهها و بدون دنبالهدار را اینتگریشن کنید تا «تصویر خالص ستارهها» بهدست آید.
راستش را بخواهید، نخستین باری که این روش را روی دادههای خودم آزمودم موفق نبود — گام 5 نتوانست «تصویر همتراز شده روی ستارهها و بدون دنبالهدار» تمیزی تولید کند؛ در بخشی از تصاویر همتراز شده روی ستارهها دنبالهدار همچنان باقی میماند، یا آنقدر کسر میشد که موضع دنبالهدار کاملاً سیاه میشد و پس از اینتگریشن، دنبالهدار همچنان ناقص بود. با این حال دوستی که این روش را معرفی کرده بود روی دادههای خودش موفق شده بود، پس آن زمان باز هم آن را برای مرجع دیگران یادداشت کردم. بعدها روش کار را بهبود دادم و با یک مجموعه دادهٔ دنبالهدار Leonard که پسزمینهٔ سادهای داشت (TOA 150 + QHY 268c، 16 فریم با نوردهی 90 ثانیه) دوباره انجامش دادم و تأیید شد که این روش سنتی comet alignment میتواند موفق شود؛ و چون در پسزمینه کهکشان، خوشهٔ ستارهای یا سحابی خاصی نیست، برای تمرین مبتدیان کاملاً مناسب است.
CA نسخهٔ جدید: نیازی به همترازی ستارهها از پیش نیست
نسخهٔ جدید Comet Alignment یک تغییر مهم دارد: دیگر لازم نیست نخست ستارهها را همتراز کنید.
کافی است موضع هسته را در نخستین و آخرین تصویر «تقریبی» انتخاب کنید و Compute PSF fits را تیک بزنید تا برنامه خودش هستهٔ بقیهٔ تصاویر را محاسبه و آنها را همتراز کند. بنابراین حتی اگر مسیر حرکت دنبالهدار خط مستقیم نباشد، باز هم میتوان آن را همتراز کرد. سود آشکار این کار آن است که از دو مرحله درونیابی بینیاز میشوید — روش قدیمی که نخست ستارهها را همتراز میکرد و سپس دنبالهدار را، عملاً دو بار درونیابی انجام میداد و هر بار درونیابی کمی از کیفیت تصویر میکاهد. (توجه کنید که پسوند نام فایل تصاویر در ویدیو _c_cc_ca است و _r ندارد، یعنی تنها Calibration، Cosmetic Correction و Comet Alignment را گذراندهاند و از Registration عبور نکردهاند.) این شیوهٔ جدید کاربردهای دیگری هم پدید آوردهاست، مثلاً اینتگریشن دادهٔ دنبالهدار چند شب پیاپی، یا ساخت ویدیوی تایملپس از حرکت پیوستهٔ دنبالهدار.
حذف ستارهها: هسته بهآسانی آسیب میبیند
پردازش دنبالهدار بدون حذف ستارهها ممکن نیست، اما هسته و گیسو بهآسانی از سوی ابزارهای حذف ستاره بهجای ستاره تشخیص داده میشوند و از بین میروند. در اینجا موضوع را به چند حالت تقسیم میکنم و توضیح میدهم.
مشکل حذف ستاره از تصویر رنگی در حالت خطی
اگر StarXTerminator (SXT) را نخریدهاید و میخواهید با Starnet++ ستارهها را بهصورت دستهای حذف کنید، تصاویر رنگی با یک دردسر روبهرو میشوند: در حالت خطی، پس از عبور تصویر رنگی از Starnet++، هسته و گیسو آسیب میبینند.
راه حل این است که سه کانال RGB را از هم جدا کنید، در هر کدام ستارهها را حذف کنید و سپس دوباره آنها را با هم ترکیب کنید، درست مانند پردازش کانالهای RGB گرفتهشده با دوربین تکرنگ (mono). پس از این کار، هسته و گیسو بسیار عادیتر به نظر میرسند. برای جداسازی دستهای کانالها میتوانید از Batch Channel Extraction Script در بخش اسکریپتها استفاده کنید.
محافظت از هسته با ماسک
هنگام حذف دستهای ستارهها، SXT یا Starnet گاهی هسته را مستقیماً ستاره میپندارد و پاک میکند، یا بخشهای دنبالهدار را در مقیاسهای مختلف از هم جدا میکند و باعث کمنور شدن هسته میشود. راه حل آن است که روی هسته ماسک بگذارید:
- با برنامهای مانند GAME ماسک هسته را بسازید.
- در Process Batch درون SXT، بارگذاری ماسک را انتخاب کنید.
ناحیهٔ پوشاندهشده (بخش سیاه ماسک) از حذف ستاره در امان میماند و هسته به این ترتیب محافظت میشود. اگر از Starnet استفاده میکنید، هنگام حذف دستهای ستارهها میتوانید ماسک را در Process Container بارگذاری کنید.
در عمل یک نکتهٔ کوچک هست: پیش از حذف ستارهها، به یاد داشته باشید که نخست موضع هسته را در نخستین و آخرین تصویر تعیین کنید، سپس با GAME یا Clone Stamp Tool روی خطی که این دو موضع هسته را به هم وصل میکند ماسک بسازید و آنگاه ستارهها را حذف کنید؛ تنها به این شکل میتوانید بهطور مؤثر از آسیب دیدن هسته جلوگیری کنید.
رنگ و کالیبراسیون پسزمینه
در انتهای دم دنبالهدار گاهی رنگهای عجیبی پدیدار میشود، قرمز، بنفش و سبز، هر کدام ممکن است — اساساً بیشتر این رنگها رنگ پسزمینهٔ آسمانی است که دنبالهدار در آن قرار دارد و پس از تقویت جداگانهٔ دنبالهدار برجسته شدهاست (برای نمونه سومین دم قرمزی که چند سال پیش در NEOWISE پدیدار شد). نگه داشتن یا برداشتن آن به سلیقهٔ شخصی بستگی دارد؛ اگر بخواهید آن را بردارید، روش من همین است که آن رنگ را بیرون بکشم.
در نظریه، پسزمینهٔ آسمان پس از کالیبراسیون باید به قهوهای سیاهگون نزدیک باشد، اما وقتی ستارهای در کار نیست، کالیبراسیون دنبالهدار بهراحتی شکست میخورد یا دقیق درنمیآید، بهویژه در تصاویری که با دوربین رنگی گرفته شدهاند. به تجربهٔ من، بزرگترین دو مشکل پردازش دنبالهدار، کالیبراسیون رنگ و حذف باقیماندهٔ ستارههاست؛ اگر این دو را حل کنید، در واقع 90% کار را به موفقیت رساندهاید.
جمعبندی: مهارتهای پایه همچنان مهماند
پردازش دنبالهدار اغلب چند روز رفتوبرگشت آزمون میطلبد و کاملاً ممکن است یک روز کامل در بنبست بگذرد — گاهی مغز به زمانی نیاز دارد تا تهنشین شود و راه حل به ذهنش برسد.
ابزارهای هوش مصنوعی (از نوع حذف ستاره و کاهش نویز) هرچند زمان زیادی صرفهجویی میکنند، اما آن زمان در واقع به هزینهٔ محاسباتی کامپیوتر منتقل میشود (اگر CPU کند باشد یا GPU نداشته باشید، محاسبه خیلی طول میکشد). گذشته از آن، ابزارهای پایهٔ PixInsight نیز به همان اندازه ضروریاند: افزون بر DBE، STF، Histogram Transformation و Curve Transformation که آشنا هستند، Wavelet، HDRMT و ابزارهای اشباع رنگ در کنار ماسک، همگی کلید بیرون کشیدن کیفیت از دل تصویر هستند. ابزارها پیشرفت خواهند کرد، اما همین مهارتهای پایه است که اگر خوب تمرین شود، پشتوانهٔ واقعی شما برای پردازش پیوسته و خوب دنبالهدارها میشود.