Defecten behandelen: defect column, hot/cold pixel, stof en ruis van hete pixels
Op de weg van de astronomische nabewerking bestaan er nooit perfecte data, alleen oplossingen die u voor de problemen ervan vindt. De kalibratieframes werken het grootste deel van de systematische defecten weg, maar er glippen er altijd een paar door de mazen van het net: defect columns, defecte pixels, stofschaduwen, overgebleven hete pixels. Dit artikel brengt enkele soorten defecten samen die in de fase van de voorbewerking vaak voorkomen, samen met de bijbehorende behandelmethode voor elk.
Drie veelvoorkomende soorten defecten en hun tegenmaatregelen
Eerst een overzichtstabel: dit zijn de drie soorten defecten waar men in de voorbewerking het vaakst op stuit, met het behandelprincipe voor elk:
- defect column (defecte lijnen, vaak op CCD’s): verwijderen met een Defect Map.
- hot / cold pixel (hete/koude pixels): verwijderen met darks; wat de darks niet kunnen wegwerken, behandelt u met Cosmetic Correction.
- dust shadow (stofschaduw): verwijderen met flats; wat de flats niet kunnen wegwerken, herstelt u na de integratie door het te vervangen door een ander kanaal.
Hieronder ga ik afzonderlijk dieper in op de twee lastigere soorten.
Defecte lijnen (defect column): vertrouw op de Defect Map, niet op de rejection
Defecte lijnen komen vaker voor op CCD-camera’s en zeldzamer op CMOS-camera’s. Er was één CCD waarvoor het maken van de Defect Map me een uur kostte, omdat die ongeveer 50 defecte lijnen had (juist die zwarte lijnen in het beeld).
Misschien vraagt iemand: waarom niet gewoon direct rejecten tijdens de integratie? Omdat het niet weg te rejecten valt — defecte lijnen zijn te donker; wilt u ze met pixel rejection verwijderen, dan moet u heel wat andere goede pixels opofferen, en het resultaat is bovendien slecht. De juiste aanpak is dus om voor de camera een Defect Map te maken, die met het DefectMap-proces te laden en toe te passen op de lights met defecte lijnen. Zo vermindert u de invloed van de defecte lijnen sterk, en de overgebleven rest laat u moeiteloos wegwerken door het rejection-algoritme tijdens de integratie. Deze aanpak gebruik ik zelf al de hele tijd. De 16803-CCD van “Latte” bijvoorbeeld heeft één duidelijke defecte lijn precies in het midden van het beeld, plus drie onopvallende, en wordt precies zo behandeld.
Hete pixels: u moet ze absoluut wegwerken vóór de uitlijning
Als de hete pixels niet netjes worden weggewerkt in de fase van de darks en de Cosmetic Correction, halen ze onverwachte problemen op de hals. Kijk naar dit voorbeeld:
Het linkerbeeld is vóór de sterrenuitlijning, het rechter is erna — waarom duiken er in het rechterbeeld een heleboel donutachtige patronen op? Het antwoord: die witte puntjes zijn geen sterren, maar hete pixels. Deze hete pixels hadden eigenlijk al moeten worden verwijderd bij het aftrekken van de darks en bij de Cosmetic Correction, maar dat gebeurde niet, en zo werden ze bij het uitlijnen van de sterren door het interpolatie-algoritme “omgevormd” tot donutvormen, die in het eindbeeld achterbleven — en in niet geringe aantallen.
Het goede nieuws is dat, bij voldoende aantal frames en goed ingestelde parameters van het rejection-algoritme, al die donuts uiteindelijk toch volledig zijn weggewerkt. Maar dit illustreert juist het punt: hete pixels zouden zoveel mogelijk in de fase van de darks en de Cosmetic Correction moeten worden verwijderd, om te voorkomen dat het uitlijningsproces ze omvormt tot iets wat het beeld verstoort — schuif de verantwoordelijkheid niet volledig af op de rejection verderop.
Even terzijde: als u vindt dat de in PixInsight ingebouwde Cosmetic Correction niet goed genoeg werkt — in de community is er ook een medeliefhebber (Roberto Sartori) die PixelMath-code heeft geschreven om hot and cold pixel te behandelen. Ik heb het uitgeprobeerd en het werkte, verrassend genoeg, zelfs beter dan de ingebouwde Cosmetic Correction — ik benijd medeliefhebbers die kunnen programmeren echt.
Een extreem geval: de gecombineerde defecten van een grote telescoop
Tot slot bekijken we een extreem “alle defecten tegelijk”-voorbeeld, afkomstig van een grote telescoop van de 1-meterklasse. Met dit soort telescoop fotograferen is eigenlijk helemaal niet leuk — hij gebruikt een altazimutale montering en een field rotator, en bij het fotograferen van doelen binnen 20 graden van het zenit draait de field rotator zeer snel om de positie van het doel vast te houden. Daardoor ontstaan gesplitste diffractiespikes, waarvan de hoek in elk beeld anders is, en soms zitten er zelfs binnen één en dezelfde foto twee spikes met verschillende hoeken.
In dit beeld zit bovendien een defect column (waarvan de behandeling relatief eenvoudig is), plus iets wat er van opzij in sijpelt en op AMP GLOW lijkt, met het uiterlijk van schimmel op een muur. Voor dit soort gecombineerde defecten bestaat geen kant-en-klare oplossing; men kan ze alleen stuk voor stuk uit elkaar halen en apart aanpakken — en ook dat is de normale gang van zaken in de astronomische nabewerking: perfecte data bestaan niet, en wat we kunnen doen, is voor elk afzonderlijk probleem zijn oplossing vinden.