Usuwanie defektów: defect column, hot/cold pixel, kurz i szum gorących pikseli
Na drodze astronomicznej obróbki końcowej nigdy nie ma doskonałych danych — są tylko rozwiązania znalezione dla ich problemów. Klatki kalibracyjne usuwają większość defektów systematycznych, ale zawsze kilka wymyka się przez sito: defect column, uszkodzone piksele, cienie kurzu, pozostałe gorące piksele (hot pixels). W tym artykule zbieram kilka rodzajów defektów często spotykanych na etapie obróbki wstępnej wraz z odpowiadającą każdemu z nich metodą postępowania.
Trzy częste rodzaje defektów i sposoby postępowania
Najpierw tabela zbiorcza — to trzy rodzaje defektów, które w obróbce wstępnej spotyka się najczęściej, wraz z zasadą postępowania z każdym z nich:
- defect column (uszkodzona kolumna, częsta w kamerach CCD): usuń za pomocą Defect Map.
- hot / cold pixel (gorący/zimny piksel): usuń klatkami dark, a to, czego klatki dark nie usuną, obrób procesem Cosmetic Correction.
- dust shadow (cień kurzu): usuń klatkami flat, a to, czego klatki flat nie usuną, załataj po integracji, podstawiając inny kanał.
Poniżej rozwijam osobno dwa trudniejsze rodzaje.
Uszkodzone kolumny (defect column): polegaj na Defect Map, nie na odrzucaniu pikseli
Uszkodzone kolumny są częstsze w kamerach CCD, a rzadsze w kamerach CMOS. W przypadku jednej kamery CCD samo zrobienie Defect Map zajęło mi godzinę, bo miała ona około 50 uszkodzonych kolumn (to właśnie te czarne linie na kadrze).
Ktoś może zapytać: dlaczego po prostu nie odrzucić ich (reject) podczas integracji? Bo odrzucić się ich nie da — uszkodzone kolumny są zbyt ciemne; próba usunięcia ich przez odrzucanie pikseli (pixel rejection) wymaga poświęcenia sporej liczby innych, dobrych pikseli, a na dodatek efekt jest kiepski. Właściwy sposób to więc zrobić dla kamery Defect Map, wczytać ją procesem DefectMap i zastosować na klatkach light, na których są uszkodzone kolumny — wpływ kolumn zostanie wtedy mocno zredukowany, a to, co pozostanie, bez trudu usunie algorytm odrzucania pikseli podczas integracji. Sam stosuję ten sposób od zawsze. Na przykład kamera CCD 16803 o imieniu „Latte” ma jedną wyraźną uszkodzoną kolumnę dokładnie na środku kadru i do tego trzy niewyraźne — i dokładnie tak sobie z nimi radzę.
Gorące piksele: koniecznie usuń je przed rejestracją gwiazd
Jeśli gorących pikseli nie usuniesz porządnie na etapie klatek dark i Cosmetic Correction, narobią kłopotów, jakich byś się nie spodziewał. Zobacz ten przykład:
Obraz po lewej jest sprzed rejestracji gwiazd, ten po prawej — po niej. Dlaczego na prawym obrazie wysypuje się mnóstwo wzorów przypominających pączki? Odpowiedź brzmi: te białe punkty to wcale nie gwiazdy, tylko gorące piksele. Powinny były zniknąć już przy odejmowaniu klatek dark i przy Cosmetic Correction, ale tak się nie stało, więc podczas rejestracji gwiazd algorytm interpolacji „przerobił” je na kształt pączków, które pozostały w końcowym obrazie — i to w niemałej liczbie.
Dobra wiadomość jest taka, że przy wystarczającej liczbie klatek i odpowiednio dobranych parametrach algorytmu odrzucania pikseli wszystkie te pączki i tak zostały na koniec usunięte. Ale to właśnie dobrze pokazuje: gorące piksele usuwaj w miarę możliwości na etapie klatek dark i Cosmetic Correction, żeby proces rejestracji nie przerobił ich na coś, co zaśmieca kadr — nie zrzucaj całej odpowiedzialności na późniejsze odrzucanie pikseli.
Przy okazji: jeśli uważasz, że Cosmetic Correction wbudowana w program PixInsight działa niewystarczająco dobrze, to w społeczności jest też miłośnik astrofotografii (Roberto Sartori), który napisał kod PixelMath do obsługi hot and cold pixel. Wypróbowałem go i, co zaskakujące, działał nawet lepiej niż wbudowana Cosmetic Correction — naprawdę zazdroszczę kolegom, którzy potrafią programować.
Skrajny przypadek: złożone defekty dużego teleskopu
Na koniec spójrzmy na skrajny przykład w stylu „wszystkie defekty naraz”, pochodzący z dużego teleskopu klasy 1 metra. Fotografowanie takim teleskopem wcale nie jest przyjemne — używa on montażu azymutalnego i rotatora pola, a przy fotografowaniu celów w odległości do 20 stopni od zenitu rotator pola kręci się bardzo szybko, żeby utrzymać położenie celu. W efekcie spajki dyfrakcyjne (diffraction spikes) rozdwajają się, kąt spajek jest inny na każdym zdjęciu, a bywa nawet, że na jednym zdjęciu są dwie spajki o różnych kątach.
Na tym obrazie jest jeszcze defect column (jej usunięcie jest stosunkowo proste) oraz coś, co sączy się z boku i wygląda na AMP GLOW — przypomina pleśń na ścianie. Na tego rodzaju złożone defekty nie ma gotowego rozwiązania; można je tylko rozłożyć na czynniki pierwsze i rozprawiać się z każdym po kolei. I to również jest norma w astronomicznej obróbce końcowej: doskonałe dane nie istnieją, a to, co możemy zrobić, to znaleźć dla każdego pojedynczego problemu jego rozwiązanie.