Kuyruklu yıldız görüntü işlemeye genel bakış: hizalama, yıldız çıkarma ve birleştirme

Kuyruklu yıldız görüntü işlemenin temel zorluğu tek bir cümleye sığar: kuyruklu yıldız arka plandaki yıldızlara göre hareket eder, bu yüzden kuyruklu yıldız ile yıldızlar aynı hizalama parametreleriyle aynı anda işlenemez. Bu nedenle hızlı hareket eden bir kuyruklu yıldızı işlerken, kuyruklu yıldız ile yıldız arka planı her zaman ayrı ayrı işlenir ve en sonunda birleştirilir. Bu yazı, yıllar içinde biriktirdiğim kuyruklu yıldız işleme deneyimlerini hizalama araçlarından yıldız çıkarmaya, oradan renk ve birleştirmeye kadar genel bir rehber olarak toparlıyor; uygulamalı bir vaka incelemesi içinse “PixInsight’ta Kuyruklu Yıldız İşleme” yazısındaki Tsuchinshan kuyruklu yıldızı serisine bakabilirsiniz.

Kuyruklu yıldız hizalaması neden gerekli: bir karşılaştırma

Önce, kuyruklu yıldız hizalamasının aslında hangi sorunu çözdüğünü gösteren bir karşılaştırmaya bakalım.

Yukarıdaki görselin solu, çekirdeğe hizalanmış ve yıldızları çıkarılmış görüntülerin entegre edilmesiyle çıkan sonuç; sağı ise yalnızca yıldızlar hizalanıp doğrudan entegre edilen sonuç. Çekirdeğe hizalanmamış sağdaki görüntüde entegrasyon bittikten sonra çekirdeğin çevresinde birtakım kusurlar belirir — vurgulamak istediğim şu: bunlar “çekirdeğin çevresindeki ayrıntılar” değil, piksel eleme (pixel rejection) algoritması aykırı değerleri attıktan sonra geriye kalan bozulmalardır. Çekirdeğin görüntüsü de bu kusurlar yüzünden eksik kalır. Başka bir deyişle, çekirdeğin ve kuyruğun eksiksiz biçimini korumak istiyorsanız, kuyruklu yıldız hizalaması adımı atlanamaz.

Comet Alignment (CA) aracı

PixInsight’ta kuyruklu yıldız hizalamasını üstlenen araç Comet Alignment (CA) aracıdır. En temel kullanımı, onu Star Alignment (SA) ile birlikte kullanmaktır: yıldızları SA ile, kuyruklu yıldızı CA ile hizalarsınız; sonunda biri yıldızlar biri kuyruklu yıldız için olmak üzere iki görüntü elde edilir ve her biri kendi başına işlenmeye devam eder. SA içinde kuyruklu yıldızın konumu farenin sol tuşuyla tıklanarak seçilir.

Önce başarısız olan, sonradan başarılı olan bir yöntem

Yıllar önce bir meraklı arkadaşım ileri düzey bir fikir paylaşmıştı: CA ile kuyruklu yıldızı hizalayıp entegrasyonla “saf kuyruklu yıldız görüntüsü” elde ettikten sonra CA’yı bir kez daha çalıştırmak, kuyruklu yıldızı yıldıza hizalanmış görüntülerden çıkarmak ve böylece temiz, saf bir yıldız arka planı elde etmek. Ayrıntılı adımlar şöyle:

1. Kuyruklu yıldız görüntülerini kalibre edin.
2. Star Alignment ile yıldızları hizalayın; yıldıza hizalanmış görüntüler elde edin.
3. CA ile yıldıza hizalanmış görüntülerdeki çekirdeği seçin; çekirdeğe hizalanmış görüntüler elde edin.
4. Image Integration ile kuyruklu yıldıza hizalanmış görüntüleri entegre edin; yıldızlardan neredeyse tamamen arınmış bir “saf kuyruklu yıldız görüntüsü” elde edin.
5. Saf kuyruklu yıldız görüntüsünü kaydedin, CA’daki subtract operand image alanında bu görüntüyü seçin ve bir kez daha çıktı alın; böylece “yıldıza hizalanmış ve kuyruklu yıldızsız” görüntüler oluşur.
6. Image Integration ile yıldıza hizalanmış ve kuyruklu yıldızsız görüntüleri entegre edin; “saf yıldız görüntüsü” elde edin.

Doğrusunu söylemek gerekirse, bu yöntemi elimdeki verilerle ilk denediğimde başarılı olamadım — 5. adımda temiz bir “yıldıza hizalanmış ve kuyruklu yıldızsız görüntü” çıkmıyordu; yıldıza hizalanmış görüntülerin bir kısmında kuyruklu yıldız hâlâ duruyor ya da fazla çıkarıldığı için kuyruklu yıldızın bulunduğu yer tamamen siyahlaşıyordu, istifleme sonrasında da kuyruklu yıldız yine eksik kalıyordu. Ama bu yöntemi paylaşan arkadaş kendi verilerinde başarılı olmuştu, bu yüzden o zaman yine de herkes başvurabilsin diye not almıştım. Sonradan yöntemi geliştirdim ve arka planı sade bir Leonard kuyruklu yıldızı veri setiyle (TOA 150 + QHY 268c, 90 saniyelik 16 kare) baştan yaptım; böylece bu geleneksel comet alignment yönteminin başarılı olabildiğini doğruladım. Üstelik arka planda özel bir galaksi, yıldız kümesi ya da bulutsu bulunmadığı için bu veri seti yeni başlayanların alıştırma yapmasına oldukça uygun.

Yeni sürüm CA: önce yıldızları hizalamaya gerek yok

Comet Alignment aracının yeni sürümünde önemli bir değişiklik var: artık önce yıldızları hizalamak zorunda değilsiniz.

İlk ve son karede çekirdeğin konumunu “kabaca” seçmeniz ve Compute PSF fits kutusunu işaretlemeniz yeterli; program geri kalan karelerdeki çekirdeği kendisi hesaplayıp hizalar. Dolayısıyla kuyruklu yıldızın hareket yörüngesi doğrusal olmasa bile hizalama yine yapılabilir. Bunun bariz faydası, iki kez interpolasyondan geçmek zorunda kalmamanızdır — önce yıldızları, sonra kuyruklu yıldızı hizalayan eski yöntem iki kez interpolasyon yapmakla aynı kapıya çıkar ve her interpolasyon biraz görüntü kalitesi götürür. (Videodaki görüntülerin dosya adı sonekinin _c_cc_ca olduğuna, _r bulunmadığına dikkat edin; bu, görüntülerin yalnızca Calibration, Cosmetic Correction ve Comet Alignment aşamalarından geçtiğini, Registration’dan geçmediğini gösterir.) Bu yeni yöntem başka uygulamaların da önünü açtı; örneğin art arda birkaç günün kuyruklu yıldız verilerini entegre etmek ya da kuyruklu yıldızın kesintisiz hareketini gösteren bir hızlandırılmış video hazırlamak gibi.

Yıldız çıkarma: çekirdek kolayca zarar görür

Kuyruklu yıldız işlemek yıldız çıkarmadan olmaz, ama çekirdek ile koma, yıldız çıkarma araçları tarafından kolayca yıldız sanılıp bozulur. Burada bunu birkaç duruma ayırarak anlatıyorum.

Renkli görüntülerde doğrusal durumda yıldız çıkarma sorunu

StarXTerminator (SXT) satın almadıysanız ve Starnet++ ile toplu yıldız çıkarma yapmak istiyorsanız, renkli görüntülerde bir sıkıntıyla karşılaşırsınız: doğrusal durumda renkli bir görüntü Starnet++ üzerinden geçtiğinde çekirdek ile komada bozulmalar ortaya çıkar.

Çözüm, üç RGB kanalını ayırmak, her birinde ayrı ayrı yıldız çıkarmak ve sonra yeniden birleştirmek; tıpkı monokrom kamerayla çekilmiş RGB kanallarını işler gibi. Böyle işlendiğinde çekirdek ile koma çok daha normal görünür. Kanalları toplu olarak ayırmak için script menüsündeki Batch Channel Extraction Script’i kullanabilirsiniz.

Çekirdeği maskeyle korumak

Toplu yıldız çıkarma sırasında SXT ya da Starnet bazen çekirdeği doğrudan bir yıldız sayıp siler ya da kuyruklu yıldızın farklı ölçeklerdeki bölümlerini birbirinden ayırır ve çekirdek sönükleşir. Çözüm, çekirdeğin üzerine bir maske koymaktır:

1. Çekirdek maskesini GAME gibi bir programla hazırlayın.
2. SXT’nin Process Batch bölümünde maskeyi yüklemeyi seçin.

Maskelenen bölgede (maskenin siyah kısmı) yıldız çıkarma uygulanmaz, çekirdek de böylece korunmuş olur. Starnet kullanıyorsanız, toplu yıldız çıkarma sırasında maskeyi Process Container içinde de yükleyebilirsiniz.

Pratikte küçük bir püf noktası var: yıldız çıkarmadan önce ilk ve son karedeki çekirdek konumunu belirlemeyi unutmayın; sonra GAME ya da Clone Stamp Tool ile ilk ve son karedeki çekirdek konumlarını birleştiren çizgi boyunca bir maske hazırlayın, yıldızları ondan sonra çıkarın; çekirdeğin zarar görmesini ancak böyle etkili biçimde önleyebilirsiniz.

Renk ve arka plan kalibrasyonu

Kuyruğun ucunda bazen tuhaf renkler belirir; kırmızı, mor, yeşil, hepsi olabilir — temelde bunların çoğu, kuyruklu yıldızın bulunduğu gökyüzü arka planının rengidir ve yalnızca kuyruklu yıldız güçlendirildikten sonra öne çıkar (örneğin birkaç yıl önce NEOWISE kuyruklu yıldızında beliren üçüncü kırmızı kuyruk gibi). Bırakmak da atmak da kişisel zevke kalmış; atmak isterseniz benim yöntemim o rengi çekip çıkarmaktan ibaret.

Teoride gökyüzü arka planı kalibrasyon bittikten sonra siyaha çalan kahverengiye yakın olmalıdır; ama yıldızların bulunmadığı bir kuyruklu yıldız görüntüsünde kalibrasyon kolayca başarısız olur ya da isabetsiz kalır, özellikle de renkli kamerayla çekilmiş görüntülerde. Kendi deneyimime göre, kuyruklu yıldız işlemenin en büyük iki sorunu rengi kalibre etmek ve yıldız kalıntılarını temizlemektir; bu ikisini çözdüğünüzde aslında işin yüzde doksanını başarmış olursunuz.

Kapanış: temel beceriler hâlâ önemli

Kuyruklu yıldız işlemek çoğu zaman günlerce ileri geri denemeyi gerektirir ve bu günlerden birinin tamamı büyük olasılıkla tıkanmış hâlde geçer — beynin bir çözüm bulabilmesi için bazen önce durulması gerekir.

Yapay zekâ araçları (yıldız çıkarma, gürültü azaltma türünden olanlar) hatırı sayılır bir zaman kazandırıyor, ama o zaman aslında bilgisayarın hesaplama maliyetine devrediliyor (CPU yavaşsa ya da GPU yoksa hesap epey uzun sürer). Bunun dışında PixInsight’ın temel araçları da aynı ölçüde vazgeçilmezdir: alışılmış DBE, STF, Histogram Transformation ve Curve Transformation dışında Wavelet, HDRMT ve renk doygunluğu araçlarını maskelerle birlikte kullanmak da görüntüden kaliteyi sonuna kadar sıkıp çıkarmanın anahtarıdır. Araçlar gelişmeye devam edecek, ama kuyruklu yıldızları istikrarlı biçimde iyi işleyebilme özgüvenini asıl veren şey, iyi çalışılmış bu temel becerilerdir.