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相場中心偏移與疊圖接縫

預處理與疊圖2020.09

多晚累積、或整合多組器材拍的資料時,各組影像的相場中心常常對不齊——有時因為器材相場旋轉角度不同,有時因為某些原因導致指向偏移。這會在疊圖後留下明顯的接縫。好消息是:這種狀況大多不需要重拍,只要對齊與疊圖用對參數,接縫幾乎可以完全消除。每個辛苦得來的像素都別浪費。

相場旋轉差 45 度也能無縫

第一次嘗試整合兩組不同器材拍的照片時就遇過這個問題:雖然是同一個目標、望遠鏡焦長也差不多,但兩組相機的相場剛好差了 45 度,導致四個角無法重合,直接疊加會產生明顯的疊加邊界。

相場差 45 度直接疊加會產生邊界,妥善處理後看不出痕跡

經過適當的對齊與疊加處理後,看不出任何邊界痕跡。要提醒的是,這一切成立有個前提:平場校正必須成功。相場偏移本身影響不大,除非放大很多倍,否則基本上看不太出來,尤其用單色相機時。像這樣相場旋轉差 45 度的兩組資料,疊圖後四個邊角的訊噪比差異,得仔細放大到 300% 才看得出來。

相場旋轉差 45 度的兩組資料疊合後幾乎無痕

用排異法吃掉「不重合」的黑區

再看一個中心偏移的例子。處理 M51 時有兩組影像 A 與 B,其中 B 組為了 OAG 對到亮星,影像中心並沒有落在 M51 本身。把 B 組對齊到「以 M51 為中心」的 A 組後,B 組影像中缺少 A 對應範圍的部分會完全呈現黑色。

M51 兩組影像對齊後,B 組缺少的部分呈黑色;疊圖排異後接縫消失

關鍵在最後 A、B 疊圖時,選用適當的排異法,把那些黑色部分全部 reject 掉,接縫就完全看不出來,就算放大 400~500% 也一樣。不少人會覺得「重拍就好」,但這其實是浪費資料:B 組光是 L 通道就有 15 張、每張 20 分鐘,要重拍到跟 A 組相同位置,L 通道就得再花至少 5 小時以上。在 M51 還在影像範圍內的前提下,妥善利用預處理就能解決,何必重來。

別忽略彩色通道的接縫

處理相場偏移時,還有一個容易被忽略的陷阱:接縫在不同通道上的表現不一樣。

明度通道看不出接縫,但低 SNR 的藍色通道使最終 LRGB 影像仍現邊界

同樣是兩組相場未重合的影像:明度(L)通道因為邊界兩側的張數差不多,疊完看不出差別(左圖);但彩色通道裡的藍色通道,因為邊界兩側張數差異很大,訊噪比明顯不同,於是出現邊界(中圖)。結果在 LRGB 合併後,訊噪比較差的藍色通道,讓最終影像還是看得出邊界(右圖)。

所以結論很清楚:彩色通道和明度通道一樣重要,兩者都會影響最終影像品質。有一邊沒處理好,基本上都會拖累成品。與其執著於「一張 5 分鐘的 L 救了 4 小時的 RGB」這類說法,不如老實把每個通道各自的問題都處理到位——這些其實都能用軟體實驗驗證,而不是靠似是而非的經驗談。