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DBE 背景消除:黑圈、輝光、光梯度與取樣點

線性階段2021.01

DBE(DynamicBackgroundExtraction)是 PixInsight 線性階段的重要工具,用來估算並去除背景的光梯度與色彩梯度。但它遠不只是「打平背景」這麼單純——從黑圈、輝光到取樣點的擺放,都是需要細究的功夫。這篇整理 DBE 的幾種用法與常見陷阱。

DBE 到底在做什麼

DBE 的核心,是對光梯度不平的影像製作出一個背景模型,再透過減法或除法把它去除。這是天文影像線性階段的重要一步。

有趣的是,透過這個背景模型,還可以反推出拍攝時的狀況——例如鏡子周邊的減光,或是輝光消除過度所造成的黑影。背景模型的形狀往往幾乎與原圖一致,值得下載下來對照觀察。

要特別強調:即使是減法,也不是把原圖直接減去背景模型就好。這個過程至少涉及了空間頻率相關的演算法,目的是盡量避免部分想保留的天體訊號受到影響(例如星點變色)。比較處理前後時,記得對兩張影像使用相同的 STF 設定,才能公正地看出差異。

DBE 製作的背景模型與去除光梯度後的結果對照

黑圈:拍星系常見的困擾

不少同好的星系照片都有黑圈問題,DBE 正好可以解決。

通常拍星系,我對明度通道至少會做兩次 DBE:先處理黑圈,再處理光梯度不平。而對彩色通道,通常只處理顏色梯度的不平(也就是只做第二步),但取樣點可能會和明度通道不同。

明度通道兩次 DBE:先除黑圈、再平光梯度

處理黑圈的具體做法:畫好圓形或你要的形狀後,勾選 Fixed,針對那個圈手動調整亮暗。單色影像只有 R/K 欄有作用,通常是用一個很小的數值來微調,多試幾次,把黑圈或亮圈調平即可。

一個前提要提醒:影像必須先校正過(扣暗、除平、平暗)再來做 DBE。如果一開始黑圈或亮圈就很嚴重,請先檢查校正場是不是出了問題——別讓 DBE 去補校正場該做的事。

以 Fixed 圈手動微調黑圈的操作

消除細微的尺度結構與輝光

DBE 也能拿來消除畫面中一些小尺度的結構,例如某些相機(如 QHY 183M)無法完全校正的輝光。

這是個吃力活,只能慢慢地放置大量取樣點,非常花時間。但成果還不錯,殘餘的輝光幾乎能被打平。透過對照背景模型與殘餘輝光的原圖,可以清楚看到這道工序把什麼東西移掉了。

以大量取樣點消除 QHY 183M 殘餘輝光的前後對照

取樣點:DBE 成敗的關鍵

DBE 做得好不好,很大程度取決於取樣點放得對不對。

別迷信預設值。 平常沒事,但一旦遇到高反差的亮度梯度,預設值就會出包:

  1. 如果是手動放的,會像某些例子一樣,藍色的部分全部不列入計算(等於白放);
  2. 如果是自動放的,更慘——取樣點幾乎集中在中性灰附近,根本無法正確估算背景。

上述這個狀況,其實只調整了取樣框大小,其他參數都是預設的。所以那句話說得好:Default is an illusion(預設值是一種幻覺)。

高反差梯度下,手動與自動放置取樣點都失效的示範

取樣點放在暗星雲上可以嗎? 我做過一個實測:某張影像的天空背景亮度約 0.007、暗星雲亮度也在 0.007 上下,其他位置則大於 0.008。在這種情況下,DBE 選擇暗星雲作為取樣點,我認為並沒有太大的影響。千言萬語,比不過照片自己說話。

一個實際案例:影像不平怎麼辦

曾有同好來信問:他的影像有點不平,該怎麼解決?原始圖稍微有點暗角,做完 DBE 後就平整了,而光梯度模型顯示的,也就是上方角落有點暗角而已。事實上這張影像品質非常好。

這帶出一個提醒:如果影像處理之後反而變得不平,請善用遮罩並改善處理程序,而不是一味加重 DBE。另外補充一點——Oversample 的資料無須 drizzle,它需要的是反捲積(deconvolve)。

影像暗角以 DBE 校正的原圖、結果與光梯度模型

小結

DBE 表面上是「去背景」,實際上是一門關於取樣點判斷的功夫。從星系黑圈、相機輝光到高反差梯度,每一種狀況都有它對應的取樣策略,而預設值幾乎從不是最佳解。把取樣點放對,DBE 才能還你一個乾淨、又不傷天體訊號的背景。