Achtergrond-gradiëntcorrectie: ABE, DBE, GC en GraXpert

Het verwijderen van de licht- en kleurgradiënten van de achtergrond is een basisvaardigheid van de lineaire fase in de astronomische beeldbewerking. Van de in PixInsight ingebouwde ABE en DBE, via de latere GradientCorrection (GC) en MultiscaleGradientCorrection (MGC), tot de gratis, zelfstandige software GraXpert: de beschikbare gereedschappen worden steeds talrijker. Dit artikel zet hun plaatsbepaling, hun verschillen en mijn eigen testbevindingen op een rij.

Het basisprincipe van achtergrond-gradiëntcorrectie

Het gladstrijken van de licht- en kleurgradiënten van de achtergrond gebeurt weliswaar met aftrekking, maar de sleutel ligt hierin: u hebt een gereedschap nodig dat correct een achtergrondmodel kan schatten. ABE of DBE in PixInsight vervullen precies deze rol.

Als u simpelweg een verloop aftrekt zonder het achtergrondmodel correct te hebben geschat, vertoont het resultaat meestal problemen. Een echt achtergrondmodel is namelijk vaak een tamelijk complexe afbeelding en geen eenvoudig lineair verloop. En zelfs bij aftrekking volstaat het niet om het achtergrondmodel rechtstreeks van de oorspronkelijke afbeelding af te trekken: het proces betrekt op zijn minst algoritmen die met ruimtelijke frequenties te maken hebben, om de invloed op het signaal van de hemelobjecten (bijvoorbeeld kleurverschuiving van de sterren) zoveel mogelijk te vermijden. Vergeet niet om, wanneer u het voor en na vergelijkt, ze met dezelfde STF-instellingen te bekijken.

Het complexe achtergrondmodel dat DBE heeft geschat: geen eenvoudig verloop

ABE en DBE: een paar naaste verwanten

ABE (AutomaticBackgroundExtractor) en DBE (DynamicBackgroundExtraction) zijn twee vergelijkbare achtergrondextractieprocessen in PixInsight; ook de opties van hun belangrijkste parameters lijken op elkaar, alleen de namen verschillen enigszins.

In principe bevat DBE alle functies van ABE en biedt het bovendien een realtime voorbeeldweergave van de inhoud, evenals de mogelijkheid om samplepunten handmatig en in polygonen te plaatsen. Dus als u DBE kunt bedienen, kunt u vanzelf ook ABE bedienen. Sterker nog, als u de plaatsing van de samplepunten van ABE naast de “automatische” plaatsing van de samplepunten van DBE legt, blijken de posities eigenlijk vrij dicht bij elkaar te liggen. Let wel: de automatische bemonstering van DBE is slechts een van de manieren waarop het kan worden gebruikt — er zijn nog andere, handmatiger en fijnmaziger werkwijzen.

De parameterovereenkomst tussen ABE en DBE, en een vergelijking van de posities van de samplepunten van beide gereedschappen

GraXpert: een gratis, zelfstandige keuze

GraXpert is een gratis, zelfstandige software om in lineaire toestand de licht- en kleurgradiënten van de achtergrond te verwijderen; het werkt heel behoorlijk, biedt goede controle en levert over het geheel genomen betere resultaten dan de functies voor het verwijderen van lichtvervuiling van telefoon-apps. Het kan 32-bits TIFF- of XISF-bestanden opslaan en ondersteunt de drie grote platformen: Windows, Mac en Linux. Als u de DBE van PixInsight niet gebruikt, is dit een optie die het overwegen waard is.

Later bracht GraXpert een met AI getrainde module uit (maar koester geen al te hoge verwachtingen van de AI), waardoor u lichtgradiënten kunt verwijderen zonder handmatig samplepunten aan te klikken; in de officiële versie hoeft u de AI-module niet eens zelf te downloaden, want de software downloadt die vanzelf wanneer dat nodig is.

Hier een botweg advies: als u al PixInsight hebt, is het ingebouwde DBE beslist de betere keuze; maar als u PixInsight niet hebt gekocht, is GraXpert waarschijnlijk de gratis software met de beste verwijdering van lichtgradiënten in de lineaire fase.

De bediening van GraXpert om achtergrondgradiënten te verwijderen, en het resultaat

Later heeft een medeliefhebber zelfs een PixInsight-proces (een Process, geen script) ontwikkeld dat de functionaliteit van GraXpert rechtstreeks binnen PI aanroept, waardoor u de stap kunt overslaan om de afbeelding naar GraXpert te exporteren en weer terug te importeren. De voorwaarde voor gebruik is dat u eerst GraXpert moet installeren en de AI-database geactiveerd en gedownload moet hebben; pas dan kan dit proces werken.

Het proces dat GraXpert rechtstreeks binnen PixInsight aanroept

In een rechtstreekse vergelijking merkte ik echter dat GraXpert AI nog steeds delen selecteert die geen achtergrond zijn. Neem de M101 hieronder (groenig na de RGB-combinatie, vermoedelijk een probleem met flats, lichtlekkage of kalibratieframes): links selecteert het model van GraXpert AI per abuis een deel van het onderwerp, terwijl rechts het model van DBE duidelijk schoner is. Al met al is het DBE-model toch beter.

Rechtstreekse vergelijking van de achtergrondmodellen van GraXpert AI en DBE (M101)

GradientCorrection (GC): de nieuwe generatie automatisering

Zolang u de juiste parameters kiest, werkt GC werkelijk heel behoorlijk. Het grootste voordeel is dat u de achtergrond niet handmatig hoeft aan te klikken: zelfs bij een afbeelding waarin sterren en nevels het hele beeld vullen en er eenvoudigweg geen achtergrond te vinden is, hoeft u zich geen zorgen te maken dat u geen samplepunten kunt plaatsen.

In mijn tests werd de donkere nevel in het luminantiekanaal na afloop merkbaar ruimtelijker; in het kleurkanaal was er oorspronkelijk aan weerszijden een gradiënt die van groen naar blauw overging, en die was na afloop ook heel wat gelijkmatiger.

GradientCorrection voor-en-na-vergelijking en het achtergrond-gradiëntmodel

MultiscaleGradientCorrection (MGC): tegen ernstige lichtvervuiling

MGC is bijzonder geschikt voor situaties zonder flats en met ernstige vignettering. Ik testte een workflow: oorspronkelijke afbeelding → na verwerking met MGC → daarna verwerkt met DBE; door de drie met dezelfde STF te bekijken, is duidelijk te zien hoe de verdonkerde randen en de lichtgradiënt stap voor stap worden verwijderd.

Vergelijking van de gradiëntverwijdering in drie fasen: origineel, MGC en MGC+DBE

De kracht van MGC kwam in een concreet geval ten volle tot uiting. Een medeliefhebber had gefotografeerd in een gebied met lichtvervuiling en bovendien zonder equatoriale montering, niet zeker of er problemen met flats of van andere aard waren. Ik downloadde zijn reeds geïntegreerde bestand en voltooide met MGC, BXT, SPCC en NXT, plus een niet-lineaire stretch en het curvegereedschap, het resultaat in ongeveer 15 minuten — de Paardenkopnevel, onzichtbaar op de oorspronkelijke afbeelding, kwam tevoorschijn, en gedurende het hele proces zag ik geen duidelijke problemen met de integratie of de flats. Dat MGC de lichtvervuilingsgradiënt in één keer wist te verhelpen, was werkelijk verbazingwekkend.

Een beeld zonder montering, gemaakt in een gebied met lichtvervuiling, verwerken met gereedschappen als MGC: de Paardenkopnevel komt tevoorschijn

Samenvatting

De gereedschappen voor achtergrond-gradiëntcorrectie worden voortdurend vernieuwd, maar de logica van de keuze is eigenlijk heel duidelijk:

Met PixInsight: maak van DBE uw hoofdgereedschap; wanneer u volledige automatisering nodig hebt of geen achtergrond kunt vinden, laat het dan over aan GC of MGC; bij ernstige lichtvervuiling legt u de basis met MGC en werkt u af met DBE.
Zonder PixInsight: GraXpert is het gratis alternatief met het beste resultaat.

Gereedschappen worden almaar slimmer, maar het kernidee — eerst een correct achtergrondmodel verkrijgen en het dan behoedzaam aftrekken — verandert niet. Pas als u dit begrijpt, kunt u beoordelen welk gereedschap en welke combinatie van parameters passen bij de afbeelding die u voor u hebt.