Обробка дефектів: defect column, hot/cold pixel, пил і шум гарячих пікселів

На шляху астрофотографічної постобробки ніколи не буває бездоганних даних — є лише рішення, знайдені для кожної проблеми. Калібрувальні кадри усувають більшість систематичних дефектів, але завжди залишається щось, що вислизає з сітки: дефектні стовпці (defect column), биті пікселі, тіні від пилу, залишкові «гарячі пікселі». У цій статті зібрано кілька типів дефектів, які часто трапляються на етапі попередньої обробки, а також відповідний спосіб боротьби з кожним із них.

Три поширені типи дефектів і способи боротьби з ними

Спершу зведена таблиця — це три типи дефектів, які найчастіше трапляються під час попередньої обробки, та принцип боротьби з кожним із них:

1. defect column (дефектний стовпець, часто трапляється на CCD): усувається за допомогою Defect Map.
2. hot / cold pixel (гарячий/холодний піксель): усувається кадрами dark, а те, що dark не прибирає, обробляється за допомогою Cosmetic Correction.
3. dust shadow (тінь від пилу): усувається кадрами flat, а те, що flat не прибирає, після інтеграції (integration) виправляється заміною з іншого каналу.

Далі детальніше розберу два складніші типи.

Дефектні стовпці (defect column): покладайтеся на Defect Map, а не на відбракування пікселів

Дефектні стовпці частіше трапляються на камерах CCD і рідше — на CMOS. Була в мене одна CCD, для якої саме створення Defect Map забрало годину часу, бо на ній було приблизно 50 дефектних стовпців (тих самих чорних ліній на кадрі).

Можливо, хтось запитає: чому просто не зробити reject під час інтеграції? Тому що reject не допомагає — дефектні стовпці занадто темні; якщо намагатися прибрати їх відбракуванням пікселів, доведеться пожертвувати чималою кількістю інших хороших пікселів, а результат усе одно буде поганим. Тож правильний спосіб — створити для камери Defect Map, завантажити її процесом DefectMap і застосувати до кадрів light із дефектними стовпцями: це суттєво зменшить вплив дефектних стовпців, а те, що залишиться, легко прибере алгоритм відбракування під час інтеграції. Цим способом я користуюся постійно — наприклад, у «Latte» на CCD 16803 є один помітний дефектний стовпець прямо посередині кадру плюс три непомітні, і саме так вони й обробляються.

«Гарячі пікселі»: обов’язково усувайте їх до реєстрації

Якщо «гарячі пікселі» не прибрати повністю ще на етапі кадрів dark і Cosmetic Correction, вони спричинять несподівані проблеми. Погляньте на цей приклад:

Ліве зображення — до реєстрації зір, праве — після. Чому на правому зображенні з’являється купа візерунків, схожих на пончики? Відповідь: ці білі крапки — не зорі, а «гарячі пікселі». Ці гарячі пікселі мали зникнути ще під час віднімання dark і Cosmetic Correction, але цього не сталося, тож під час реєстрації зір алгоритм інтерполяції «перетворив» їх на пончики, які залишилися в кінцевому зображенні, причому в чималій кількості.

Добра новина: за достатньої кількості кадрів і правильно налаштованих параметрів алгоритму відбракування всі ці пончики зрештою все одно зникають повністю. Але це якраз і показує головне: «гарячі пікселі» варто усувати ще на етапі dark і Cosmetic Correction, щоб процес реєстрації не перетворював їх на щось, що заважає зображенню, а не перекладати всю відповідальність на подальше відбракування.

До речі, якщо вам здається, що вбудована в PixInsight Cosmetic Correction працює недостатньо добре, у спільноті є однодумець Роберто Сарторі (Roberto Sartori), який написав код на PixelMath для обробки hot and cold pixel. Я його випробував, і результат виявився навіть кращим за вбудовану Cosmetic Correction — просто заздрю тим, хто вміє програмувати.

Крайній випадок: комплексні дефекти великого телескопа

Наостанок погляньмо на крайній приклад у стилі «зібрати всі дефекти в одному кадрі» — знімок із великого телескопа класу 1 метр. Знімати таким телескопом, чесно кажучи, зовсім не приємно: він має альт-азимутальне монтування та ротатор поля (field rotator), і коли знімаєте цілі в межах 20 градусів від зеніту, щоб утримати положення цілі, ротатор поля обертається дуже швидко, через що дифракційні промені роздвоюються — на кожному кадрі їхній кут інший, а буває навіть, що на одному й тому самому кадрі є два промені під різними кутами.

На цьому зображенні є ще один defect column (його обробка відносно проста), а також щось, що просочується збоку і схоже на AMP GLOW (світіння підсилювача), — виглядає точнісінько як цвіль на стіні. Для таких комплексних дефектів немає готового рішення — доводиться розбирати їх один за одним. І це теж норма астрофотографічної постобробки: ідеальних даних не існує, і все, що ми можемо зробити, — знайти рішення для кожної окремої проблеми.