Tratarea defectelor: linii defectuoase, hot/cold pixel, praf și zgomot hot pixel

Pe drumul post-procesării astronomice nu există niciodată date perfecte, ci doar soluții găsite pentru problemele lor. Cadrele de calibrare rezolvă majoritatea defectelor sistematice, dar mereu rămân câteva care scapă prin plasă: linii defectuoase, pixeli defecți, umbre de praf, hot pixeli reziduali. Acest articol adună câteva tipuri de defecte întâlnite frecvent în etapa de preprocesare, împreună cu metoda de tratare corespunzătoare fiecăruia.

Trei tipuri comune de defecte și modul lor de tratare

Mai întâi, un tabel de ansamblu – acestea sunt cele trei tipuri de defecte cel mai des întâlnite în preprocesare, cu principiul de tratare pentru fiecare:

1. defect column (linie defectuoasă, frecventă la CCD): se elimină cu Defect Map.
2. hot / cold pixel (hot pixel / pixel rece): se elimină cu cadre dark; partea pe care cadrele dark nu o pot elimina se tratează apoi cu Cosmetic Correction.
3. dust shadow (umbră de praf): se elimină cu cadre flat; partea pe care cadrele flat nu o pot elimina se repară după stacking prin înlocuire cu alt canal.

În continuare dezvolt separat cele două tipuri mai dificile.

Liniile defectuoase (defect column): bazați-vă pe Defect Map, nu pe respingere

Liniile defectuoase sunt mai frecvente la camerele CCD și mai rare la cele CMOS. Am avut un CCD la care doar crearea unui Defect Map mi-a luat o oră, pentru că avea aproximativ 50 de linii defectuoase (chiar acele linii negre din cadru).

S-ar putea ca cineva să întrebe: de ce nu se resping (reject) pur și simplu direct în timpul stackingului? Pentru că nu pot fi respinse – liniile defectuoase sunt prea întunecate; eliminarea lor prin respingere de pixeli ar sacrifica destul de mulți alți pixeli buni, iar rezultatul ar fi oricum slab. Așadar metoda corectă este crearea unui Defect Map pentru cameră, încărcarea lui cu procesul DefectMap și aplicarea lui pe cadrele light care au linii defectuoase; astfel impactul liniilor scade considerabil, iar reziduul rămas este eliminat cu ușurință de algoritmul de respingere folosit la stacking. Eu însumi folosesc de multă vreme această metodă – de exemplu, la CCD-ul 16803 numit „Latte”, există o linie defectuoasă evidentă chiar în centrul cadrului, plus alte trei mai puțin vizibile, iar tratarea se face exact așa.

Hot pixeli: trebuie eliminați neapărat înainte de aliniere

Dacă hot pixelii nu sunt eliminați complet în etapa cadrelor dark și a Cosmetic Correction, aceștia provoacă probleme neașteptate. Priviți acest exemplu:

Imaginea din stânga este dinainte de alinierea stelelor, cea din dreapta de după – de ce apar în imaginea din dreapta o mulțime de modele asemănătoare gogoșilor? Răspunsul: acele puncte albe nu sunt stele, ci hot pixeli. Acești hot pixeli ar fi trebuit eliminați la scăderea cadrelor dark și la Cosmetic Correction, dar nu au fost, așa că, la alinierea stelelor, algoritmul de interpolare i-a „remodelat” în formă de gogoașă, iar aceștia au rămas în imaginea finală, și nu într-un număr mic.

Vestea bună este că, atunci când numărul de cadre este suficient și parametrii algoritmului de respingere sunt setați corect, toate aceste gogoși ajung totuși să fie eliminate complet. Dar tocmai acest lucru arată: hot pixelii ar trebui eliminați, pe cât posibil, în etapa cadrelor dark și a Cosmetic Correction, pentru a evita ca procesul de aliniere să îi transforme în ceva care perturbă cadrul – nu aruncați toată responsabilitatea pe respingerea de mai târziu.

Apropo, dacă considerați că funcția Cosmetic Correction integrată în PixInsight nu are un efect suficient de bun, în comunitate există și un pasionat (Roberto Sartori) care a scris cod PixelMath pentru tratarea hot and cold pixel. Eu l-am încercat, iar efectul a fost, surprinzător, chiar mai bun decât cel al funcției Cosmetic Correction integrate în PixInsight – chiar îi invidiez pe pasionații care știu să programeze.

Un caz extrem: defectele combinate ale unui telescop mare

În final, priviți un exemplu extrem în care „se adună toate defectele deodată”, provenit de la un telescop mare din clasa de 1 metru. Fotografierea cu acest tip de telescop nu este deloc plăcută – el folosește o montură altazimutală și un rotator de câmp, iar la fotografierea țintelor aflate în limita a 20 de grade față de zenit, pentru a menține poziția țintei, rotatorul de câmp se rotește foarte repede, ceea ce produce raze de difracție bifurcate, cu unghiul razelor diferit la fiecare cadru, existând uneori chiar și două raze cu unghiuri diferite în același cadru.

În această imagine mai există și o defect column (a cărei tratare este relativ simplă), plus ceva care se scurge dintr-o parte și pare a fi AMP GLOW, arătând exact ca mucegaiul de pe un perete. Pentru acest tip de defecte combinate nu există o soluție gata făcută; nu rămâne decât ca ele să fie descompuse una câte una și abordate separat – iar acesta este și norma în post-procesarea astronomică: datele perfecte nu există, iar tot ce putem face este să găsim, pentru fiecare problemă, soluția ei.