Обработка дефектов: defect column, hot/cold pixel, пыль и шум горячих пикселей
На пути астрономической постобработки никогда не бывает идеальных данных — есть только найденные решения для их проблем. Калибровочные кадры устраняют большую часть систематических дефектов, но всегда найдётся то, что ускользает от калибровки: defect column, битые пиксели, тени от пыли, остаточные горячие пиксели. В этой статье собраны несколько видов дефектов, часто встречающихся на этапе предварительной обработки, а также соответствующие методы их устранения.
Три распространённых типа дефектов и способы борьбы с ними
Сначала сводная таблица — это три типа дефектов, с которыми чаще всего сталкиваются на этапе предварительной обработки, и принципы их устранения:
- defect column (дефектный столбец, часто встречается на CCD): устраняется с помощью Defect Map.
- hot / cold pixel (горячие/холодные пиксели): устраняются с помощью дарков; то, что дарки не могут убрать, обрабатывается с помощью Cosmetic Correction.
- dust shadow (тени от пыли): устраняются с помощью флэтов; то, что флэты не могут убрать, исправляется после интеграции заменой из другого канала.
Ниже я подробнее рассмотрю два более сложных типа.
Дефектные столбцы (defect column): полагайтесь на Defect Map, а не на отбраковку
Дефектные столбцы чаще встречаются на CCD-камерах и реже — на CMOS. На создание Defect Map для одной CCD-камеры у меня ушёл целый час, потому что на ней было около 50 таких столбцов (тех самых чёрных линий на кадре).
Кто-то может спросить: почему бы просто не отбраковать (reject) их при интеграции? Потому что отбраковкой их не убрать — дефектные столбцы слишком тёмные, и если пытаться убрать их отбраковкой пикселей (pixel rejection), придётся пожертвовать немалым числом других хороших пикселей, да и результат будет так себе. Поэтому правильный подход — сделать для камеры Defect Map, загрузить её процессом DefectMap и применить к лайтам, на которых есть defect column: это сильно ослабляет их влияние, а оставшиеся следы легко устраняет алгоритм отбраковки уже при интеграции. Этим методом я сам пользуюсь постоянно — например, у той самой CCD 16803 «Latte» есть один явный defect column посередине кадра, плюс три малозаметных, и обрабатываются они именно так.
Горячие пиксели: обязательно устраняйте их до выравнивания
Если горячие пиксели не устранить как следует на этапе дарков и Cosmetic Correction, они создадут неожиданные проблемы. Посмотрите на этот пример:
Слева — изображение до выравнивания по звёздам, справа — после. Почему на правом изображении появляется целая куча узоров, похожих на пончики? Ответ: эти белые точки — вовсе не звёзды, а горячие пиксели. Их следовало устранить ещё при вычитании дарков и в Cosmetic Correction, но этого не произошло, и при выравнивании по звёздам алгоритм интерполяции «переделал» их в форму пончиков, которые так и остались на итоговом изображении, причём в немалом количестве.
Хорошая новость в том, что при достаточном количестве кадров и правильно настроенных параметрах алгоритма отбраковки все эти пончики в итоге всё же устраняются полностью. Но это как раз наглядно показывает: горячие пиксели нужно по возможности устранять ещё на этапе дарков и Cosmetic Correction, чтобы процедура выравнивания не превратила их в нечто, засоряющее кадр — не стоит перекладывать всю ответственность на последующую отбраковку.
Кстати, если вам кажется, что встроенная в PixInsight Cosmetic Correction работает недостаточно хорошо — в сообществе есть коллега (Roberto Sartori), который написал код на PixelMath для обработки hot and cold pixel. Я попробовал его, и, как ни удивительно, результат оказался даже лучше встроенной Cosmetic Correction — как же я завидую тем, кто умеет программировать.
Экстремальный случай: составные дефекты большого телескопа
Напоследок посмотрим на экстремальный пример, где сошлись сразу все возможные дефекты, — это снимок с телескопа 1-метрового класса. Снимать таким телескопом на самом деле вовсе не приятно: он использует альт-азимутальную монтировку и ротатор поля, и при съёмке целей в пределах 20 градусов от зенита, чтобы удерживать положение цели, ротатор поля вращается очень быстро, из-за чего дифракционные лучи раздваиваются, угол лучей отличается на каждом снимке, а порой даже в пределах одного кадра встречаются два луча с разными углами.
На этом снимке есть ещё и один defect column (его обработка относительно проста), а также нечто, просачивающееся сбоку и похожее на свечение усилителя, — по виду точь-в-точь как плесень на стене. Для таких составных дефектов готового решения не существует, остаётся только разбирать их по одному и справляться с каждым по отдельности — и это тоже норма астрономической постобработки: идеальных данных не бывает, и всё, что мы можем сделать, — найти решение для каждой отдельной проблемы.