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只有兩張影像,如何用 PixelMath 疊圖

預處理與疊圖2022.08

疊圖時偶爾會碰到一個尷尬的情況:手上只有兩張影像。而 PixInsight 的 ImageIntegration 有個門檻——它至少要三張以上的影像才肯執行。那麼只有兩張,難道就沒辦法疊了嗎?其實有,我們可以繞過 ImageIntegration,改用 PixelMath 自己動手。

說穿了,「疊圖」在數學上就是把多張對齊過的影像做加權平均,用來提升訊噪比。ImageIntegration 之所以強大,是因為它在平均之外還幫你做了正規化與像素排異;但排異這件事至少要有三張才玩得起來(要有多數決才能判斷哪個像素是離群值)。所以當只剩兩張時,我們退而求其次,用 PixelMath 手動完成「對齊後平均」這件最核心的事就好。

最簡單的做法:相加後平均

兩張影像要合起來,本質上就是把它們相加、再除以二。在 PixelMath 裡輸入的公式,就是把兩張影像相加後乘上 0.5(也就是 ÷2)。

用 PixelMath 對兩張影像做平均的公式示意

這樣就得到一張兩者平均後的結果。

想給不同權重?把係數拆開

如果你不只想單純平均,而是希望兩張影像各自佔不同的比重,那就把公式展開,分別調整兩張影像前面的係數即可。

舉例來說:

0.8*image1 + 0.2*image2

這樣兩張影像的權重就變成了 4:1。係數怎麼配,看你對兩張影像品質的判斷,只要兩個係數相加等於 1 即可。

提醒一件很重要的事:動手之前,記得要先把兩張影像對齊。 沒對齊就相加,星點會疊成雙影,前功盡棄。這一步無論你用哪種公式都不能省——PixelMath 只是逐像素做算術,它並不會替你校正兩張影像之間的位移。

進階:先做 Normalization 再平均

上面的做法夠應急,但如果兩張影像的背景亮度、訊號強度有落差,直接相加平均的結果不會理想。更講究一點的流程,是先對兩張影像做 Normalization,再取平均,分成兩步:

  1. 先做 Normalization,把要疊的影像正規化到基準影像的尺度:
($T-median($T))*MAD(ReferenceImage)/MAD($T)+median(ReferenceImage)

對兩張影像做 Normalization 的 PixelMath 公式

  1. 接著把兩張影像平均,完成疊圖:
($T+ReferenceImage)/2

Normalization 後將兩張影像平均的 PixelMath 公式

公式裡有兩個符號要說明:

  • ReferenceImage 代表兩張影像中比較好的那一張,用它當作正規化的基準。
  • $T 則是另外一張影像。

先做 Normalization 的好處,是讓兩張影像在相加前站在同一個基準上,避免其中一張的背景或訊號差異汙染最後的結果。兩張影像雖然少,但只要方法對,一樣能疊出乾淨的成品。