Processamento de imagens de cometas: guia geral de alinhamento, remoção de estrelas e composição
A dificuldade central do processamento de imagens de cometas cabe em uma única frase: um cometa se desloca em relação às estrelas de fundo, de modo que o cometa e as estrelas não podem ser processados ao mesmo tempo com o mesmo conjunto de parâmetros de alinhamento. Por isso, ao processar um cometa de movimento rápido, o cometa e o fundo estelar são sempre processados separadamente e compostos no final. Este artigo reúne, como guia geral, o que aprendi sobre processamento de cometas ao longo dos anos, das ferramentas de alinhamento à remoção de estrelas, até a cor e a composição; quanto a um estudo de caso prático, você pode consultar a série do cometa Tsuchinshan de “Processar cometas com o PixInsight”.
Por que alinhar o cometa: uma comparação
Vejamos primeiro uma comparação, para explicar que problema o alinhamento do cometa realmente resolve.
O lado esquerdo da imagem acima é o resultado de integrar as imagens que foram alinhadas sobre o núcleo do cometa e tiveram as estrelas removidas; o lado direito é o resultado de integrar diretamente apenas com o alinhamento das estrelas. Na imagem da direita, que nunca foi alinhada sobre o núcleo, depois da integração surgem alguns defeitos ao redor do núcleo — e quero enfatizar que aqueles não são “detalhes ao redor do núcleo”, mas rupturas que restam depois que o algoritmo de rejeição remove os valores atípicos. A própria imagem do núcleo também fica danificada por esses defeitos. Em outras palavras, se você quer preservar a forma completa do núcleo e da cauda, este passo do alinhamento do cometa é incontornável.
A ferramenta Comet Alignment (CA)
A ferramenta que cuida do alinhamento do cometa no PixInsight é o Comet Alignment (CA). Seu uso mais básico o combina com o Star Alignment (SA): com o SA você alinha as estrelas e com o CA alinha o cometa, para no fim produzir duas imagens — uma das estrelas e outra do cometa —, cada uma processada separadamente em seguida. A forma de selecionar a posição do cometa no SA é com um clique do botão esquerdo do mouse.
Um método que um dia falhou e depois funcionou
Anos atrás, um colega de hobby propôs uma ideia avançada: alinhar o cometa com o CA, integrar uma “imagem só do cometa” e depois executar o CA mais uma vez para subtrair o cometa das imagens alinhadas sobre as estrelas, obtendo assim um fundo estelar limpo e puro. Os passos em detalhe são:
- Calibre as imagens do cometa.
- Use o Star Alignment para alinhar as estrelas e gerar imagens alinhadas sobre as estrelas.
- Use o CA para selecionar o núcleo do cometa nas imagens alinhadas sobre as estrelas e gerar imagens alinhadas sobre o núcleo.
- Use o Image Integration para integrar as imagens alinhadas sobre o cometa e gerar uma “imagem só do cometa” quase sem estrelas.
- Salve a imagem só do cometa, selecione-a como subtract operand image no CA e gere a saída mais uma vez, produzindo imagens “alinhadas sobre as estrelas e sem cometa”.
- Use o Image Integration para integrar as imagens alinhadas sobre as estrelas e sem cometa, obtendo uma “imagem só de estrelas”.
Honestamente, quando testei este método pela primeira vez com meus próprios dados, ele não funcionou — o passo 5 não conseguia produzir uma “imagem alinhada sobre as estrelas e sem cometa” limpa; em parte das imagens alinhadas sobre as estrelas o cometa ainda permanecia, ou era subtraído em excesso a ponto de a posição do cometa ficar completamente preta, e depois da integração o cometa continuava incompleto. Mas o colega que compartilhou o método teve êxito com os próprios dados, então na época eu o anotei mesmo assim como referência para todos. Mais tarde, aperfeiçoei meu procedimento e o refiz com um conjunto de dados do cometa Leonard de fundo simples (TOA 150 + QHY 268c, 16 frames de 90 segundos), confirmando que este método tradicional de comet alignment pode de fato funcionar. E como o fundo não contém galáxias, aglomerados ou nebulosas especiais, ele é bastante adequado para os iniciantes praticarem.
A nova versão do CA: não é preciso alinhar as estrelas primeiro
A nova versão do Comet Alignment traz uma mudança importante: não é mais preciso alinhar as estrelas primeiro.
Basta selecionar “grosso modo” a posição do núcleo na primeira e na última imagem e marcar Compute PSF fits, e o programa calcula por si só o núcleo das demais imagens e as alinha. Por isso, mesmo que a trajetória de movimento do cometa não seja uma linha reta, ele pode ser alinhado do mesmo jeito. A vantagem evidente de proceder assim é que você evita duas passagens de interpolação — o método antigo, de alinhar primeiro as estrelas e depois o cometa, equivale a interpolar duas vezes, e cada interpolação custa um pouco de qualidade de imagem. (Você pode reparar que o sufixo do nome de arquivo das imagens no vídeo é _c_cc_ca, sem _r, o que significa que elas passaram apenas por Calibration, Cosmetic Correction e Comet Alignment, sem Registration.) Este novo método dá origem ainda a algumas aplicações, como integrar dados de cometa de vários dias consecutivos ou criar um vídeo em timelapse do movimento contínuo do cometa.
Remoção de estrelas: o núcleo se danifica facilmente
O processamento de cometas não dispensa a remoção de estrelas, mas o núcleo e a cabeleira são facilmente confundidos com estrelas pelas ferramentas de remoção de estrelas e, assim, destruídos. Aqui divido a explicação em alguns casos.
O problema de remover estrelas de uma imagem colorida no estado linear
Se você não comprou o StarXTerminator (SXT) e quer remover estrelas em lote com o Starnet++, as imagens coloridas esbarram em um problema: no estado linear, depois que uma imagem colorida passa pelo Starnet++, o núcleo e a cabeleira ficam danificados.
A solução é separar os três canais RGB, remover as estrelas de cada um separadamente e depois recombiná-los, exatamente como você processaria os canais RGB captados com uma câmera monocromática. Depois desse tratamento, o núcleo e a cabeleira ficam com aparência bem mais normal. Para separar os canais em lote, você pode usar o Batch Channel Extraction Script que está entre os scripts.
Proteger o núcleo com uma máscara
Ao remover estrelas em lote, o SXT ou o Starnet às vezes eliminam o núcleo de imediato, como se fosse uma estrela, ou separam partes do cometa em escalas diferentes, fazendo com que o núcleo fique mais apagado. A solução é aplicar uma máscara sobre o núcleo:
- Use um programa como o GAME para criar uma máscara do núcleo.
- No Process Batch do SXT, escolha carregar a máscara.
A área coberta (a parte preta da máscara) não sofre a remoção de estrelas, de modo que o núcleo fica protegido. Se você usa o Starnet, ao remover estrelas em lote também pode carregar a máscara no Process Container.
Na prática, há um pequeno truque: antes de remover as estrelas, lembre-se de confirmar primeiro a posição do núcleo na primeira e na última imagem e, em seguida, com o GAME ou a Clone Stamp Tool, criar uma máscara ao longo da linha que liga as posições do núcleo da primeira e da última imagem, e só então remover as estrelas; é assim que você evita de forma eficaz que o núcleo seja danificado.
Cor e calibração do fundo
Na extremidade da cauda do cometa aparecem às vezes cores estranhas — vermelho, roxo, verde, de tudo —: no fundo, na maioria das vezes são a cor do fundo de céu onde o cometa está, que se destaca depois de realçar o cometa sozinho (por exemplo, a terceira cauda, vermelha, que apareceu no NEOWISE alguns anos atrás). Mantê-la ou removê-la é questão de gosto pessoal; se você quer removê-la, meu método consiste simplesmente em retirar aquela cor.
Em teoria, depois de concluída a calibração, o fundo de céu deveria ficar próximo de um marrom enegrecido, mas, sem estrelas presentes, a calibração do cometa falha ou fica imprecisa com facilidade, sobretudo nas imagens captadas com uma câmera colorida. Pela minha experiência, os dois maiores problemas ao processar um cometa são calibrar a cor e remover os resíduos de estrelas; resolvidos esses dois, na verdade você já está a noventa por cento do sucesso.
Para finalizar: os fundamentos ainda importam
O processamento de cometas muitas vezes exige vários dias de tentativas de idas e vindas, e é bem possível que um dia inteiro se passe num impasse — às vezes o cérebro precisa assentar antes de conseguir bolar uma solução.
As ferramentas de IA (as de remover estrelas, reduzir ruído e afins) poupam, sim, bastante tempo, mas esse tempo na verdade é apenas transferido para o custo de cálculo do computador (com uma CPU lenta ou sem GPU, o cálculo demora uma eternidade). Além disso, as ferramentas básicas do PixInsight são igualmente indispensáveis: além dos habituais DBE, STF, Histogram Transformation e Curve Transformation, usar Wavelet, HDRMT e as ferramentas de saturação de cor — em conjunto com máscaras — são todas a chave para extrair a qualidade de uma imagem. As ferramentas vão continuar a progredir, mas é dominar esses fundamentos que de fato lhe dá a verdadeira segurança para processar cometas de forma consistente e com bons resultados.