Images Registration και FWHΜ

[evansg]

Σίγουρα όλοι που ασχολούμαστε με την αστροφωτογράφηση γνωρίζουμε πως στην επεξεργασία των frames μας κάνουμε register και resample ώστε το ένα να πέσει επάνω στο άλλο και έτσι να οδηγηθούμε στο stacking.

 

Το κάθε πρόγραμμα χρησιμοποιεί το δικό του αλγόριθμο registration για να προβεί σε αυτή τη διαδικασία.

 

Στο ccdstack υπάρχει η επιλογή διαφορετικών αλγορίθμων απο το χρήση.

 

Οπως: bicubric b-spine, cosine, near neighbor, bilinear κλπ

 

Δε γνωρίζω αν σε άλλα προγράμματα δίνεται τέτοια επιλογή (π.χ maxim, astroart)

 

Αυτό που παρατήρησα είναι πως το FWHΜ επηρεάζεται τρομακτικά από αυτούς τους αλγορίθμους .. δυστυχώς πάντα προς το χειρότερο. Το θέμα είναι ποιος αλγόριθμος το επηρεάζει λιγότερο!

 

Δε φτάνει δηλαδή που προσπαθούμε να φωτογραφίζουμε όσο πιο ψηλά στο zenith για καλύτερο seeing, που παλεύουμε με tracking, autoguiding focusing για να μειώσουμε το FWHΜ και να το κρατήσουμε κοντά στο 2 ( ...λέμε τώρα ) , στο τέλος μπορεί να καταστρέφουμε όλα αυτά με το registration και τον αλγόριθμο που χρησιμοποιούμε.

 

Για να το διαπιστώσω χρησιμοποίησα 3 fits του Μ51 (Atik 314L, Vixen vc200l@ 1800mm) έκανα calibration με flats, darks, bias , έκανα register με κάθε φορά διαφορετικό αλγόριθμο και στο τέλος τα ένωσα (stack) με sum.

 

Έπειτα μέτρησα το FWHM στο ccdanalyzer στα τελικά αποτελέσματα.

 

Η διαφορά του FWHM είναι εντυπωσιακή!

 

Δείτε τα 3 fits που το FWHM κυμαίνεται περίπου στο 2.5 και δείτε τον κάθε αλγόριθμο που έχει επηρεάσει την τιμή αυτή. Ειδικά στο bicubric-bspine (που είναι και το default στο ccdstack) είναι τρομακτική η διαφορά. Δύο φορές πάνω!

 

Αν κάποιος μπορεί να το επιβεβαιώσει και με άλλο setup, με μεγαλύτερο ccd και μικρότερο f/l

[raxxla]

Πριν από λίγο καιρό έκανα το ίδιο πείραμα μεταξύ maximdl και ccdstack και σύγκρινα τα αποτελέσματα με το ccdinspector. Το καθένα προσφέρει έναν αριθμό διαφορετικών αλγορίθμων.

Πράγματι, μπορώ να επιβεβαιώσω το διαφορετικό FWHM του τελικού stack και στα δικά μου μέτρα (540mm f/5.4), αν και οι αποκλίσεις δεν ήταν τόσο μεγάλες.

Αυτό που δεν μπόρεσα να επιβεβαιώσω είναι αν υπήρχε οπτικά ίχνος αυτής της μετρούμενης διαφοράς και άρα οπτική διαφορά στην τελική φωτογραφία (δεδομένου πως κάνουμε αισθητική και όχι επιστημονική φωτογραφία).

 

Εκτός από το FWHM προσπάθησα να εκτιμήσω και την απόδοση του κάθε αλγόριθμου για stacking αναφορικά με τον τελικό θόρυβο υποβάθρου (το οποίο είναι ένα καλό μέτρο του θορύβου [διακύμανσης] της εικόνας).

 

Γενικά οι διαφορετικοί αλγόριθμοι δεν υπάρχουν ως ο ένας υπερέχων του άλλου αλλά γα να καλύπτουν διαφορετικά σενάρια λήψεων (πολλές/λίγες λήψεις, μεγάλο/μικρό image scale, μεγάλη/μικρή μετατόπιση ανάμεσα στις λήψεις κοκ). Ο καθένας θα έχει το καλύτερο αποτέλεσμα ανάλογα με αυτές τις περιπτώσεις.

[ΝΙΚΟΣ ΤΣΑΚΑΛΟΣ]

Άνοιξες ωραίο θέμα, αλλά δεν ξέρω αν θα προλάβω να ολοκληρώσω γιατί θα φύγω για το Πάσχα.

 

Κατά την άποψη μου πάντα, δεν είναι αλγόριθμος μέσα από αυτά τα δεδομένα το ζητούμενο .

Στο παρελθόν είχα χρησιμοποιήσει το ccd inspector και είχα ανοίξει ένα διαφορετικό θέμα, όπως μπορείς να δείς και εδώ : http://www.astrovox.gr/forum/viewtopic.php?t=9225&highlight=ccd+inspector

Το συμπέρασμα είναι το FWHM όπως το αποτυπώνει το κάθε πρόγραμμα μέσα από μια αστροφωτογραφία με Χ χρόνο συνολικής διαρκούς έκθεσης, αφορά το FWHM εκείνης της φωτογραφίας, στο σύνολο της διάρκειας της λήψης, και ενδεχομένως το μέσο όρο της συνολικής λήψης.

 

Στην συνέχεια, ύστερα από διαδικασία calibration το FWHM δεν έχει καμία σχέση με το FWHM του αρχικού fit.

 

O συγκεκριμένος πίνακας κατανομής δεδομένων κατά την άποψη μου πάντα, θα μπορούσε να έχει μόνο στατιστική αξία, καθώς προκύπτει γραμμική σχέση ανάμεσα στις δύο μεταβλητές FWHM και Background ή FWHM και Contrast. Οπότε έχοντας τα αντίστοιχα δεδομένα από κάθε αρχείο fit,μπορούμε να έχουμε μία εικόνα του πώς ήταν η βραδιά, υπολογίζοντας Αριθμητικό μέσο, Επικρατούσα τιμή, Διάμεσο, Τυπική απόκλιση και Συντελεστή ασυμμετρίας, με τους απαραίτητους τύπους, που κατά την άποψη μου πάντα, δεν χρειάζεται όλο αυτό. Ακόμη μπορεί να επεκταθεί κάνοντας χρήση σχετικής θεωρίας του Gauss που μπορεί να αναζητήσει κανείς στο διαδίκτυο ως Random field theory.

 

Όμως, για ποιο λόγο να έχει μόνο στατιστική αξία?

 

Το FW (Full Width) αναφέρεται στην μέτρηση που δίνεται ως διάμετρος από την ακτίνα.

 

Το ΗΜ(Half Maximum) μετράει την απόσταση από το κέντρο ενός άστρου , μέχρι εκεί που η φωτεινότητα του πέφτει στο μισό .

 

Το FWHM σε ένα άστρο, χρησιμοποιείται για να μας δώσει την ακτίνα διάδοσης από το πιο φωτεινό σημείο του άστρου (του κέντρου δηλαδή) μέχρι εκεί που η φωτεινότητα του πέφτει στο μισό .

Δηλαδή με πιο απλά λόγια, το πόσο φουσκωμένο εμφανίζεται ένα άστρο.

 

Τι γίνεται όμως σε μια φωτογραφία με χρόνο έκθεσης 5 λεπτών για παράδειγμα?

Σε αυτό το διάστημα 5 λεπτών, υπάρχουν οι πιθανότητες :

 

1)Να έχει φυσήξει ελαφριά και και να έχει μετακινηθεί αριστερά δεξιά το φωτογραφικό τηλεσκόπιο, και το autoguider να προσπαθεί να επαναφέρει την στήριξη στο κέντρο του οδηγού αστέρα, και όλη αυτή η κίνηση να έχει καταγραφεί ως άλως στο άστρο. Οπότε αυτό, αυξάνει το FWHM του άστρου.

 

2)Για διάφορους λόγους, η στήριξη να μην κάνει καλή οδήγηση (όταν είναι στο ζενίθ, ή στον Νότο παράδειγμα)οπότε το autoguider θα προσπαθεί να παραμείνει κεντραρισμένο στον οδηγό αστέρα. Αυτές οι μετακινήσεις πάνω κάτω αριστερά δεξιά, καταγράφονται στην αστροφωτογραφία στα άστρα ως άλως. Οπότε αυτό, αυξάνει το FWHM του άστρου.

 

3)Να μεταβληθεί το seeing κατά την διάρκεια της λήψης , οπότε αυτό θα επηρεάσει και την οδήγηση με αποτέλεσμα ότι έγραψα παραπάνω, αλλά και την ποιότητα της αστροφωτογραφίας. Οπότε αυτό, αυξάνει το FWHM του άστρου.

Seeing=FWHM*Image scale.

 

4)Να συμβεί ο συνδυασμός όλων των παραπάνω με το αποτέλεσμα που αναφέρω. Οπότε αυτό, αυξάνει το FWHM του άστρου.

 

Και τα 4 παράπανω, μπορούν να επηρεάσουν το υπόβαθρο και γενικότερα την ποιότητα της φωτογραφίας.

 

Ανάλογα με τον συνδυασμό εξοπλισμού πάντα, όλα ξεκινούν από την μέτρηση του FWHM της βραδιάς , αλλά και του ατομικού seeing .

Από τα προγράμματα πoυ έχω χρησιμοποιήσει, το FWHM μετριέται ζωντανά κατά την εστίαση ενός άστρου στο Nebulosity,Astroart , Maxim DL , EZCAP.

 

Έτσι, σε δικό μου συνδυασμό τηλεσκοπίου με εστιακή απόσταση των 950mm , με κάμερα με μέγεθος pixel αισθητήρα 7,8’’, και με image scale 1,69’’,είχα σε πολύ καλές συνθήκες ένα κατάλληλο FWHM για αστροφωτογραφία 2,5’’ με ατομικό seeing 4,23 ’’per pixel.

 

Στα δικά σου καρέ, μου κάνει τρομερή εντύπωση, ότι σε μια εστιακή απόσταση 1800mm σου δίνει FWHM 2,11’’!!! δηλαδή ,με image scale 0,74 θα είχες ένα ατομικό seeing 1,56’’!!!

Όσο μεγαλώνει μια εστιακή απόσταση, μεγεθύνονται τα άστρα, η ατμοσφαιρική διαταραχή, τα οδηγητικά λάθη. Στην δικιά σου εστιακή απόσταση, λογικά θα πρέπει να σου έδινε όχι κάτω από FWHM 3,50’’ σε πολύ καλές συνθήκες.

 

Τότε, τι συμβαίνει πραγματικά?

Το αυξημένο FWHM υπήρχε κατά την λήψη των φωτογραφιών. Ενδεχομένως να ήταν και 4,5’’. Με τα calibration frames όμως, το FWHM στα άστρα μιας φωτογραφίας μειώνεται. Οι αλγόριθμοι που αυξάνουν το FWHM στις φωτογραφίες, βοηθούν στο να αναδειχτεί η πληροφορία από την φωτογραφία. Αναδεικνύουν όμως και το άλως που υπήρχε ήδη στα άστρα και μειώθηκε με τα calibration frames.

 

Επομένως, όσο πιο χαμηλό είναι το FWHM κατά την διάρκεια της λήψης , αντίστοιχα θα είναι και μικρότερη αν όχι ανεπαίσθητη η διαφορά του FWHM από τις αλλαγές των αλγόριθμων.

 

Οπότε καταλήγω στο ότι δεν επιβάλλουμε εμείς σε ένα αντικείμενο πότε θα το φωτογραφίσουμε, αλλά το FWHM είναι αυτό που θα μας πεί αν αξίζει να παραμείνουμε έξω το βράδυ, ή να τα μαζέψουμε και να πάμε για ύπνο,

 

Αυτά, φορτώνω κατσίκι , οικογένεια και μπαγκάζια, και εύχομαι σε όλους Καλό Πάσχα και Καλή Ανάσταση.

[raxxla]

Βαγγέλη, τώρα μόλις πρόσεξα πως τα τελικά stacks τα έχεις σώσει σαν jpg! Δηλ. έχει γίνει κάποιο είδος stretch (μικρό ή μεγάλο) πριν την αποθήκευση.

Για να είναι πιο αξιόπιστες οι μετρήσεις σου προτιμότερο να είναι και τα τελικά stacks σε .fit format ώστε να διατηρηθεί όλο το δυναμικό εύρος φωτεινότητας.

[Βασίλης_Μ]

Στο πολύ ωραίο θέμα που άνοιξε ο Βαγγέλης και στους πολύ σωστούς και σημαντικούς παράγοντες που έθιξαν ο Ηλίας και ο Νίκος, να προσθέσω μια μικρή λεπτομέρεια... Προσοχή στις μετρήσεις που χρησιμοποιούμε από τα διάφορα λογισμικά, για να μην βρεθούμε να μιλάμε για διαφορετικά πράγματα. Μετρώντας το FWHM ενός άστρου θα πρέπει να προσέξουμε δύο πράγματα: πρώτον, αν μετράμε σε arcseconds ή σε pixels και δεύτερον, αν έχουμε εισάγει το δικό μας image scale (όπως σωστά γράφει ο Νίκος στον τύπο) για να μας βγάλει αυτόματα το αποτέλεσμα (αν έχει το λογισμικό αυτή την δυνατότητα, π.χ. MaxImDL).

[KC]

Με αφορμή αυτή τη φώτο και το πρόβλημα που παρουσιάζει στα άστρα http//www.albireo.gr/astrogallery/nebulae/diffuse/2013.09.30/IC63.html

 

το έψαξα λίγο το θέμα και ανακάλυψα αυτό το post.

 

Το πρόβλημα προήλθε επειδή χρησιμοποίησα λάθος αλγόριθμο στο ccdstack για να κάνω register τα 70 Luminance frames που είχα διαθέσιμα. Ύστερα από πειραματισμούς κατέλεξα ότι τα artifacts στα άστρα εξαφανίζοντε και σε γενικές γραμμές έχω ένα πολύ καλό αποτέλεσμα όσον αφορά το θόρυβο στο υπόβαθρο όταν χρησιμοποιήσω τον αλγόριθμο "cosine" και μετά προχωρήσω σε mean/sum stack για την παραγωγή του master L frame. Με τον αλγόριθμο cosine μπορεί να μην έχω το καλύτερο FWHM, όμως άλλοι αλγόριθμοι με μικρότερο FWHM δημιουργούν artifacts στα άστρα...

 

Τα πειράματα που έκανα με άλλο εξοπλισμό και άλλες συνθήκες αστροφωτογράφισης μπορούν να οδηγήσουν σε άλλα αποτελέσματα.

[Aggelos Kechagias]

Calibration με ccdstack

[KC]

Γεια σου Άγγελε

calibration έκανα με το MaximDL και alignment/stacking με το CCDstack.

Και μιας και λες ότι δεν πρέπει να γίνεται με το CCDstack που το στηρίζεις αυτό;

Θέλουμε αποδείξεις )

[Aggelos Kechagias]

Κώστα τα έχουμε ξαναπεί και ξανά και ξανά σε προηγούμενα θέματα αλλά και σε avat. Προσωπικά το ccdstack το χρησιμοποιώ για preview στα fit μου επειδή κάνει auto stretch και βολεύει οπότε και βλέπεις τι κρατάς και τι πετάς. Επίσης μου αρέσει το color combine που κάνει μιας και φέρνει τα peak των τριών φίλτρων αρκετά κοντά .Έτσι το τελικό rgb έρχεται σχεδόν έτοιμο χρωματικά στο pix ή στο photoshop για περαιτέρω επεξεργασία (histogram κλπ). Έπίσης κάνει πολύ καλό align και το έχω διαπιστώσει σε συγκεκριμένο στόχο όπου dss και maxim δεν τα κατάφερναν ακόμη και με διαφορετικές ρυθμίσεις.

O καθένας ότι τον βολεύει κάνει το μόνο σίγουρο είναι πως ένα πρόγραμμα για όλα δεν υπάρχει . Αποδείξεις δεν χρειάζεσαι από εμένα μιας και εγώ τα συμπεράσματα τα δικά μου τα έχω βγάλει. Κάτσε σε dss-maxim-ccdstack και ότι άλλο θέλεις και κάνε πειράματα στον ίδιο στόχο ώστε να βγάλεις και εσύ τα δικά σου συμπεράσματα

 

Υ.γ. Βγήκα λίγο offtopic

[KC]

Άγγελε,

 

Τα έχω βγάλει και εγώ τα συμπεράσματα μου. Όσον αφορά τις CCD images, calibration με το MaximDL που γίνεται πολύ γρήγορα, εύκολα και αποδοτικά. Μετά register (με CCDIS plugin) και combine στο CCDstack. Παραγωγή του RGB στο CCDstack. Και μετά παίζω μπάλα με το Photoshop.

Ίσως μελλοντικά αν πάρω νέο υπολογιστή 64-bit να ασχοληθώ με το 64-bit pixinsight.

 

Όσον αφορά τις Canon RAW images το ImagesPlus δεν το αλλάζω με τίποτα!

[KC]

>MaximDL

Step1 Create master calibration frames (dark/flat/bias/dark flat)

Step2 Calibrate all L,R,G,B subframes

>CCDstack

Step3 Load all calibrated L subframes, register and stack them in order to generate the master L frame.

- To register the L subframes use the CCDIS plugin with high precision; select L subframe with lowest FWHM as base frame; apply registration using "cosine" algorithm if you have a lot of subframes (>=40) for best result (no artifacts in stars/smoother background). If you have a few subframes "nearest neighbor" algorithm works very good.

- To stack the aligned frames use "mean" or "median" combine for best results

Step4 Load all calibrated R,G,B subframes together with the master L frame in CCDstack. Use master L frame as base frame and register all other frames. Save aligned subframes R,G,B in separate folder (master L frame must not be saved). Combine R,G,B registered subframes using "mean" or "median" combine in order to generate the master R, master G and master B frames.

Step5 Create the RGB frame by adjusting the color ratios. Adjust histogram and save RGB result as TIFF 16 format for Photoshop. Do the same for master L frame.

>Photoshop

Step6 Open master L and RGB frames. Play with levels and curves in order to stretch the images so that black/white point is set correctly for each image and noise is reduced in the background.

Step7 remove gradients if needed.

Step7 Insert master L frame on top of RGB frame by adjusting layer blending mode to luminosity. Adjust opacity to 30-60% to taste. Your target is to preserve star color but not loose details.

Step8 Use high pass filter and selective color technique to enhance your image. In this step you can experiment also with other Photoshop techniques which boost your image e.g. increase star color

Step9 Perform noise reduction with inverted layer mask method.

 

Step10 Save the result as jpeg format for web