Коррекция градиента фона: ABE, DBE, GC и GraXpert

Устранение световых и цветовых градиентов фона — базовый навык линейной стадии обработки астрономических изображений. От встроенных в PixInsight ABE и DBE, через появившиеся позже GradientCorrection (GC) и MultiscaleGradientCorrection (MGC), до бесплатного самостоятельного программного обеспечения GraXpert — доступных инструментов становится всё больше. В этой статье я систематизирую их место, различия между ними и собственные впечатления от практических тестов.

Базовый принцип коррекции градиента фона

Выравнивание световых и цветовых градиентов фона выполняется вычитанием, но ключевой момент в другом — вам нужен инструмент, способный корректно оценить модель фона. Именно эту роль в PixInsight играют ABE или DBE.

Если просто вычесть градиент без корректно оценённой модели фона, результат обычно получается проблемным. Дело в том, что реальная модель фона зачастую представляет собой довольно сложное изображение, а не простой линейный градиент. И даже само вычитание — это не просто отнять модель фона напрямую от исходного изображения: процесс как минимум задействует алгоритмы, связанные с пространственными частотами, чтобы максимально избежать влияния на сигнал небесных объектов (например, изменения цвета звёзд). При сравнении «до» и «после» не забывайте просматривать оба изображения с одинаковыми настройками STF.

Сложная модель фона, оценённая DBE, — не простой градиент

ABE и DBE: близкие родственники

ABE (AutomaticBackgroundExtractor) и DBE (DynamicBackgroundExtraction) — два похожих процесса извлечения фона в PixInsight; варианты ключевых параметров у них тоже схожи, различаются лишь названия.

В принципе, DBE включает в себя весь функционал ABE и дополнительно предлагает предпросмотр содержимого в реальном времени, а также возможность вручную размещать точки выборки, в том числе в виде многоугольников. Так что если вы умеете пользоваться DBE, то естественным образом умеете пользоваться и ABE. На деле, если сопоставить расположение точек выборки ABE с «автоматическим» размещением точек выборки в DBE, позиции оказываются весьма близкими. Стоит иметь в виду: автоматическая выборка DBE — лишь один из способов его использования, есть и другие, более ручные и более тонкие подходы.

Соответствие параметров ABE и DBE, а также сравнение расположения точек выборки у обоих инструментов

GraXpert: бесплатный самостоятельный вариант

GraXpert — это бесплатное самостоятельное программное обеспечение для устранения световых и цветовых градиентов фона на линейной стадии; работает оно довольно неплохо, обеспечивает высокую степень контроля, а результаты в целом лучше, чем у функций удаления засветки от светового загрязнения в мобильных приложениях. Программа умеет сохранять 32-битные файлы TIFF или XISF и поддерживает все три основные платформы — Windows, Mac и Linux. Если вы не используете DBE из PixInsight, это вариант, который стоит рассмотреть.

Позднее разработчики GraXpert выпустили обученный ИИ-модуль (впрочем, не стоит возлагать на ИИ слишком большие надежды), благодаря которому можно устранять световые градиенты, не расставляя точки выборки вручную; в официальной версии даже не нужно самостоятельно скачивать ИИ-модуль — программа загрузит его сама, когда потребуется.

Дам прямой совет: если у вас уже есть PixInsight, то использование встроенного DBE определённо будет лучшим выбором; но если вы не купили PixInsight, GraXpert, скорее всего, окажется бесплатной программой с наилучшим результатом устранения световых градиентов на линейной стадии.

Работа с GraXpert по устранению градиента фона и полученный результат

Позднее один из единомышленников разработал процесс (Process, а не скрипт) для PixInsight, который позволяет вызывать функциональность GraXpert прямо внутри PI, избавляя от необходимости экспортировать изображение в GraXpert, а затем импортировать его обратно. Условие использования: сначала нужно установить GraXpert и включить и загрузить базу данных ИИ — только тогда этот процесс сможет работать.

Процесс, вызывающий GraXpert напрямую внутри PixInsight

Тем не менее, при прямом сравнении я заметил, что GraXpert AI всё же выбирает не только фон. Взять, к примеру, снимок M101 ниже (после объединения RGB с зеленоватым оттенком, предположительно проблема с флэтом, засветкой или калибровочными кадрами): слева модель GraXpert AI ошибочно захватывает часть основного объекта, тогда как справа модель DBE заметно чище. В целом модель DBE всё же лучше.

Прямое сравнение моделей фона GraXpert AI и DBE (M101)

GradientCorrection (GC): новое поколение автоматизации

Если правильно подобрать параметры, GC работает действительно очень хорошо. Его главное преимущество в том, что не нужно вручную указывать фон — даже если весь кадр заполнен звёздами и туманностями и фона попросту не найти, можно не беспокоиться о том, что не удастся расставить точки выборки.

В моих тестах тёмная туманность в канале яркости после обработки заметно приобрела объём; в цветовом канале градиент, изначально переходивший слева направо от зелёного к синему, после обработки также выровнялся весьма значительно.

Сравнение GradientCorrection до и после обработки, а также модель градиента фона

MultiscaleGradientCorrection (MGC): борьба с сильным световым загрязнением

MGC особенно хорошо подходит для ситуаций без флэтов и с сильным виньетированием. Я протестировал один рабочий процесс: исходное изображение → после обработки MGC → затем обработка DBE; при просмотре всех трёх с одинаковым STF отчётливо видно, как затемнённые края и световой градиент устраняются шаг за шагом.

Сравнение устранения градиента на трёх этапах: исходное изображение, MGC и MGC+DBE

Мощь MGC полностью проявилась в одном реальном случае. Один из единомышленников снимал в зоне светового загрязнения и без монтировки, не будучи уверенным, есть ли проблемы с флэтами или что-то ещё. Я скачал его уже интегрированный файл и с помощью MGC, BXT, SPCC, NXT, а также нелинейного растяжения и инструмента кривых примерно за 15 минут получил результат — туманность Конская Голова, которая изначально не была видна на исходном изображении, проявилась, и на протяжении всего процесса не возникло заметных проблем с интеграцией или флэтами. То, что MGC справился с градиентом светового загрязнения с первого раза, действительно впечатляет.

Обработка снимка из зоны светового загрязнения без монтировки инструментами вроде MGC — проявляется туманность Конская Голова

Итоги

Инструменты коррекции градиента фона постоянно обновляются, но логика выбора на самом деле весьма ясна:

Если у вас есть PixInsight: сделайте DBE основным инструментом; когда нужна полная автоматизация или не удаётся найти фон, доверьте это GC или MGC; при сильном световом загрязнении заложите основу с помощью MGC и завершите обработку DBE.
Если у вас нет PixInsight: GraXpert — бесплатная альтернатива с наилучшим результатом.

Инструменты будут становиться всё умнее, но ключевая идея — сначала получить корректную модель фона, а затем аккуратно её вычесть — не изменится. Только поняв это, вы сможете судить, какой инструмент и какой набор параметров подходят именно для того изображения, которое у вас перед глазами.