رفع عیبها: defect column، hot/cold pixel، غبار و نویز پیکسلهای داغ
در مسیر پسپردازش عکاسی نجومی هرگز دادهٔ بینقصی وجود ندارد؛ آنچه هست فقط راهحلهایی است که برای مشکلها پیدا میشود. فریمهای کالیبراسیون بخش بزرگی از عیبهای سیستماتیک را از میان برمیدارند، اما همیشه چیزهایی هم هستند که از تور میگریزند: ستون معیوب، پیکسل خراب، سایهٔ غبار و پیکسلهای داغ باقیمانده. این نوشته چند نوع عیب رایج در مرحلهٔ پیشپردازش را به همراه روش برخورد با هرکدام گرد میآورد.
سه نوع عیب رایج و راه مقابله با آنها
نخست یک جدول کلی: اینها سه نوع عیبی هستند که در پیشپردازش بیش از همه با آنها روبهرو میشوید، بههمراه اصل برخورد با هرکدام:
- defect column (ستون معیوب، رایج در دوربینهای CCD): با Defect Map حذف میشود.
- hot / cold pixel (پیکسل داغ/سرد): با فریمهای dark حذف میشود و آن بخشی که فریم dark نمیتواند حذفش کند با Cosmetic Correction پردازش میشود.
- dust shadow (سایهٔ غبار): با فریمهای flat حذف میشود و آن بخشی که فریم flat نمیتواند حذفش کند، پس از اینتگریشن (integration) با جایگزینی از کانالی دیگر وصله میشود.
در ادامه دو نوع دشوارتر را جداگانه باز میکنم.
ستون معیوب (defect column): تکیه بر Defect Map، نه بر pixel rejection
ستون معیوب در دوربینهای CCD نسبتاً رایج است و در دوربینهای CMOS کمتر دیده میشود. یک دوربین CCD بود که تنها ساختن Defect Map برایش یک ساعت از من وقت گرفت، چون حدود 50 ستون معیوب داشت (همان خطهای سیاهی که در کادر میبینید).
شاید کسی بپرسد: چرا هنگام اینتگریشن مستقیماً reject نمیشوند و کار تمام؟ چون reject نمیشوند — ستون معیوب بیش از حد تاریک است؛ اگر بخواهید با pixel rejection حذفش کنید، باید شمار زیادی از پیکسلهای سالم دیگر را قربانی کنید و نتیجه هم چندان خوب نیست. پس راه درست این است که برای دوربین یک Defect Map بسازید، آن را با process DefectMap بارگذاری کنید و روی فریمهای light که ستون معیوب دارند اعمال کنید؛ اینگونه اثر ستون معیوب بهشدت کاهش مییابد و باقیماندهٔ آن را به الگوریتم rejection هنگام اینتگریشن میسپارید تا بهراحتی پاکش کند. این شیوه را خودم همیشه به کار میبرم؛ برای نمونه همان CCD 16803 «Latte» یک ستون معیوب آشکار درست وسط کادر دارد بهعلاوهٔ سه ستون معیوب کمپیدا، و دقیقاً به همین شکل پردازش میشود.
پیکسلهای داغ: حتماً باید پیش از همترازی پاک شوند
اگر پیکسلهای داغ در مرحلهٔ فریم dark و Cosmetic Correction بهطور کامل پاک نشوند، دردسرهایی میآفرینند که فکرش را هم نمیکنید. به این نمونه نگاه کنید:
تصویر چپ پیش از همترازی ستارهها است و تصویر راست پس از آن — چرا در تصویر راست انبوهی از نقشهای دوناتمانند پدیدار میشود؟ پاسخ این است: آن نقطههای سفید ستاره نیستند، بلکه پیکسلهای داغاند. این پیکسلهای داغ باید همان هنگام کمکردن فریم dark و در Cosmetic Correction از میان میرفتند، اما چنین نشد؛ از این رو هنگام همترازی ستارهها الگوریتم درونیابی آنها را به شکل دونات «تغییر داد» و در تصویر نهایی باقی ماندند، آن هم به تعدادی که کم نیست.
خبر خوش اینکه با شمار کافی فریم و تنظیم درست پارامترهای الگوریتم rejection، سرانجام همهٔ این دوناتها باز هم پاک شدند. اما همین دقیقاً نکتهٔ زیر را نشان میدهد: پیکسلهای داغ را باید تا آنجا که ممکن است در مرحلهٔ فریم dark و Cosmetic Correction از میان برد تا فرایند همترازی آنها را به چیزی که کادر را آشفته میکند تبدیل نکند؛ مسئولیت را یکسره به گردن rejection مرحلهٔ بعد نیندازید.
در ضمن، اگر حس میکنید کارایی Cosmetic Correction داخلی PixInsight به اندازهٔ کافی خوب نیست، در جامعهٔ علاقهمندان کسی هم هست (Roberto Sartori) که برای پردازش hot and cold pixel کد PixelMath نوشتهاست. من امتحانش کردم و نتیجهاش شگفتا که حتی از Cosmetic Correction داخلی هم بهتر بود — واقعاً به دوستانی که برنامهنویسی بلدند غبطه میخورم.
نمونهٔ حدی: عیبهای ترکیبی یک تلسکوپ بزرگ
در پایان به یک نمونهٔ حدی از نوع «هر عیبی که فکرش را بکنید یکجا جمع شده» نگاه میکنیم؛ حاصل یک تلسکوپ بزرگ ردهٔ 1 متری. عکاسی با این نوع تلسکوپ راستش هیچ لذتی ندارد — از مقر سمتارتفاعی (alt-azimuth) و چرخانندهٔ میدان (field rotator) استفاده میکند، و هنگام عکاسی از هدفهایی که در فاصلهٔ کمتر از 20 درجه از سمتالرأس قرار دارند، برای نگهداشتن موقعیت هدف سرعت چرخش چرخانندهٔ میدان بسیار بالا میرود؛ در نتیجه پرتوهای پراش (diffraction spikes) دوشاخه میشوند، زاویهٔ پرتوها در هر عکس فرق میکند و حتی در یک عکس واحد دو دستهٔ پرتو با زاویههای متفاوت دیده میشود.
در این تصویر یک defect column هم هست (که پردازشش نسبتاً ساده است)، بهعلاوهٔ چیزی که از کنار تراوش کرده و گمان میرود AMP GLOW باشد؛ درست مانند کپک روی دیوار به نظر میرسد. برای اینگونه عیبهای ترکیبی راهحل آمادهای وجود ندارد؛ تنها میتوان آنها را بند به بند از هم جدا کرد و با هرکدام جداگانه روبهرو شد — و این هم روال همیشگی پسپردازش عکاسی نجومی است: دادهٔ بینقص وجود ندارد و تنها کاری که از ما برمیآید این است که برای هر مشکل راهحل خودش را پیدا کنیم.