Удаление фона в DBE: тёмные кольца, свечение усилителя, световые градиенты и точки выборки

DBE (DynamicBackgroundExtraction) — важный инструмент линейного этапа в PixInsight, который используется для оценки и устранения светового и цветового градиентов фона. Но это далеко не так просто, как «выровнять фон», — от тёмных колец и свечения усилителя до расстановки точек выборки, всё требует тщательного изучения. В этой статье собраны несколько способов применения DBE и типичные ловушки.

Что на самом деле делает DBE

Суть DBE в том, чтобы построить модель фона для изображения с неравномерным световым градиентом, а затем устранить её посредством вычитания или деления. Это важный шаг линейного этапа обработки астрономического снимка.

Интересно, что по этой модели фона можно также восстановить условия съёмки — например, виньетирование вокруг зеркала или тёмные тени, возникшие из-за чрезмерного устранения свечения усилителя. Форма модели фона часто почти совпадает с исходным изображением, и её стоит скачать, чтобы сравнить и рассмотреть.

Хочу особо подчеркнуть: даже при вычитании речь не идёт просто о том, чтобы вычесть модель фона напрямую из исходного изображения. Этот процесс задействует как минимум алгоритмы, связанные с пространственной частотой, цель которых — по возможности избежать влияния на ту часть сигнала небесных объектов, которую хочется сохранить, — например, изменения цвета звёзд. Сравнивая результат до и после, не забудьте применить к обоим изображениям одинаковые настройки STF — только так можно справедливо увидеть разницу.

Тёмные кольца: частая проблема при съёмке галактик

У немалого числа коллег по хобби на снимках галактик встречается проблема тёмных колец, и DBE как раз способен её решить.

Обычно при съёмке галактик я делаю DBE на канале яркости минимум дважды: сначала устраняю тёмное кольцо, затем — неравномерный световой градиент. А на цветных каналах обычно устраняю только неравномерность цветового градиента (то есть только второй шаг), но точки выборки при этом могут отличаться от точек на канале яркости.

Конкретный способ обработки тёмного кольца: нарисуйте круг или нужную вам форму, отметьте Fixed и вручную отрегулируйте яркость для этого кольца. На монохромном изображении действует только поле R/K; обычно подстраивают очень небольшим значением, пробуют несколько раз и таким образом выравнивают тёмное или светлое кольцо.

Одно условие стоит напомнить: изображение должно быть сначала откалибровано (вычитание дарков, деление на флэты, дарк-флэты), и только затем можно приступать к DBE. Если тёмное или светлое кольцо изначально очень выражено, сначала проверьте, нет ли проблемы с калибровочными кадрами — не заставляйте DBE делать то, что должны были сделать калибровочные кадры.

Устранение мелкомасштабных структур и свечения усилителя

DBE можно также использовать для устранения некоторых мелкомасштабных структур в кадре, например свечения усилителя, которое некоторые камеры (такие как QHY 183M) не могут полностью убрать калибровкой.

Это трудоёмкая работа — остаётся только медленно расставлять большое количество точек выборки, что отнимает очень много времени. Но результат довольно неплох: остаточное свечение усилителя можно почти полностью выровнять. Сравнивая модель фона с исходным изображением, где ещё видно остаточное свечение усилителя, можно ясно увидеть, что именно убрал этот этап.

Точки выборки: ключ к успеху или провалу DBE

Насколько хорошо получится DBE, в значительной степени зависит от того, правильно ли расставлены точки выборки.

Не стоит слепо верить значениям по умолчанию. Обычно всё в порядке, но стоит столкнуться с высококонтрастным градиентом яркости, как значения по умолчанию подводят:

1. если точки расставлены вручную, может получиться, как в некоторых примерах, что все синие участки полностью исключаются из расчёта (то есть точки расставлены впустую);
2. если точки расставлены автоматически, ещё хуже — они почти все скапливаются около нейтрального серого, и корректно оценить фон становится вообще невозможно.

В описанной выше ситуации на самом деле был изменён только размер рамки выборки, все остальные параметры оставались по умолчанию. Вот почему так точно звучит фраза: Default is an illusion (значение по умолчанию — это иллюзия).

Можно ли ставить точки выборки на тёмную туманность? Я провёл реальный тест: на одном изображении яркость фона неба составляла около 0,007, яркость тёмной туманности также была около 0,007, а в остальных местах превышала 0,008. В такой ситуации, если DBE выбирает тёмную туманность как точку выборки, на мой взгляд, это не оказывает большого влияния. Тысяча слов не сравнится с фотографией, которая говорит сама за себя.

Реальный случай: что делать, если изображение неровное

Однажды один коллега по хобби написал с вопросом: его изображение немного неровное, как это исправить? На исходном снимке было небольшое виньетирование, а после DBE оно стало ровным; и модель светового градиента показывала как раз лишь небольшое виньетирование в верхних углах. На самом деле это изображение было очень высокого качества.

Отсюда напоминание: если после обработки изображение, наоборот, становится менее ровным, воспользуйтесь масками и улучшите процедуру обработки, а не наращивайте DBE без разбора. Ещё одно дополнение — данные с oversample не нуждаются в drizzle, им нужна деконволюция (deconvolve).

Итог

На первый взгляд DBE — это «устранение фона», но на деле это искусство, основанное на умении определять точки выборки. От тёмных колец у галактик и свечения усилителя камеры до высококонтрастных градиентов — у каждой ситуации есть своя соответствующая стратегия выборки, и значение по умолчанию почти никогда не бывает лучшим решением. Только если точки выборки расставлены правильно, DBE сможет вернуть вам фон, который чист и при этом не повреждает сигнал небесных объектов.