Deconvolutie: maskers, PSF en sterreparatie (een historische blik)

Dit artikel is samengesteld uit aantekeningen over handmatige deconvolutie die tussen 2020 en 2022 zijn gemaakt, vóór de komst van BlurXTerminator. In het PixInsight van vandaag is deze bewerking grotendeels vervangen door AI-hulpmiddelen zoals BXT — sneller en beter, zonder dat u nog met de hand een stapel maskers hoeft te bouwen. Toch blijft het waardevol om de principes van handmatige deconvolutie en de problemen die zij aanpakt te begrijpen: het laat u zien wat BXT achter de schermen voor u oplost, en het helpt u om bij problemen te achterhalen waar het misgaat.

Wat deconvolutie doet, en waarom u het in de lineaire fase doet

Laat ik met een meting beginnen. PixInsight bevat een script genaamd FWHMEccentricity, waarmee u de verdeling van FWHM (halfwaardebreedte) en Eccentricity (excentriciteit) kunt meten en in een grafiek weergeven. Ik heb de sterren vóór en na de deconvolutie vergeleken: na de deconvolutie kromp de FWHM van de Moffat4-sterren in alle gevallen tot onder 2, en ook de Eccentricity verbeterde.

Een korte uitleg van wat deze twee getallen betekenen:

• Wordt de FWHM kleiner, dan zien de sterren er kleiner uit;
• Wordt de Eccentricity kleiner, dan zien de sterren er ronder uit.

Dat is precies de reden waarom wordt aangeraden de deconvolutie in lineaire toestand uit te voeren — deze bewerking maakt de sterren daadwerkelijk kleiner en ronder.

Ik voeg nog enkele voorwaarden voor de uitvoering toe: extraheer bij kleurenbeelden eerst het luminantiekanaal voordat u het doet; het beeld moet zich in lineaire toestand bevinden. Gebruikt u een monochroomcamera, dan pas ik in de lineaire fase altijd deconvolutie toe op het luminantiekanaal, en het verschil vóór en na is zeer duidelijk (vooral goed zichtbaar wanneer u tot 300% inzoomt). Beelden van een kleurencamera kunt u op dezelfde manier bewerken — ook dan hoeft u enkel het luminantiekanaal te extraheren.

De vroegere werkwijze: PSF, Local Support, Object Mask — geen enkele mag ontbreken

Vroeger vond ik de deconvolutie in PixInsight altijd omslachtig en erg ingewikkeld — u moet een PSF maken, én Local Support, én Object Mask. Pas later kwam ik erachter dat deze dingen eigenlijk vrij elementair zijn; doet u het een paar keer en krijgt u de slag te pakken, dan gaat het in feite behoorlijk snel.

Het echte knelpunt zit niet in deze stappen zelf, maar in de maskers. Voor het verwerken van één enkel beeld maakt u gemiddeld minstens vijf tot zes maskers. Het grootste knelpunt destijds zat in werkelijkheid in het menselijk brein en niet in de computer — de computer draait snel; het is de mens die stuk voor stuk moet beoordelen en stuk voor stuk moet tekenen.

De twee meest voorkomende ergernissen van handmatige deconvolutie

In het handmatige tijdperk waren de meest hoofdbrekende problemen van de deconvolutie meestal geconcentreerd in de gebieden met heldere nevels:

1. Zwakke sterren in heldere nevels krijgen altijd een zwarte ring rond de ster;
2. Heldere sterren in heldere nevels raken in hun kern beschadigd.

Beide problemen worden in wezen veroorzaakt door een slecht gemaakt deconvolutiemasker. Destijds probeerde ik Local Support aan te passen, maar het maakte weinig verschil; na het bijstellen van het masker verbeterde het slechts een klein beetje en leek het nooit helemaal te verdwijnen. Typische voorbeelden van zulke heldere nevels zijn M42 en NGC 3372.

De prijs van een slecht gemaakt masker: hard edge

Het belang van het masker blijkt het duidelijkst uit de vergelijking hieronder. Het linkerbeeld is een werk dat ik twee jaar geleden heb bewerkt, het rechter een recenter werk, beide opgenomen met een systeem van CDK 17 inch of groter.

Het linkerbeeld toont precies het veelvoorkomende probleem wanneer het grote-sterrenmasker van de deconvolutie niet goed is gemaakt: de luminantie van de grote sterren krimpt buitensporig en veroorzaakt een duidelijke rand (hard edge). Terzijde: ook Topaz Denoise AI veroorzaakt hetzelfde probleem wanneer het zonder enig masker wordt gebruikt — daarom raad ik af het zonder masker rechtstreeks te gebruiken.

Soms kunt u, in plaats van een hoop uitleg te schrijven, die tijd beter besteden aan het goed afwerken van de sterren. Deze uitspraak past bijzonder goed bij het tijdperk van de handmatige deconvolutie — het succes of falen ervan hangt vrijwel volledig af van het zware monnikenwerk van het maskeren.

Tot slot

Tegenwoordig heeft BXT dit alles vereenvoudigd: geen PSF meer met de hand maken, geen vijf of zes maskers meer tekenen, en het omzeilt grotendeels de nasleep van een slecht gemaakt masker, zoals zwarte ringen en hard edges. Maar het doel dat de deconvolutie wil bereiken is nooit veranderd — de sterren kleiner en ronder maken en de details terughalen die de atmosfeer en het optische systeem hebben vervaagd. Zodra u begrijpt waar het handmatige tijdperk mee worstelde, krijgt u een duidelijker beeld van welk werk BXT u eigenlijk uit handen neemt.