Dark ja flat -kuvien käyttö tähtikuvauksessa

[PetriKe]

Sen jälkeen kun olette saaneet kuvat oikein kalibroitua flat-, dark- ja bias-kuvilla, niin tutustukaapa kuvien normalisointiin. Normalisointi tehdään kalibroiduille kuville, jotka on jo kohdistettu, mutta ei vielä pinottu.
Normalisointi 'yhdenmukaistaa' kuvien histogrammit samalla skaalalle, joka taas auttaa optimoimaan lopputuloksen, kun kuvat pinotaan esim. keskiarvomenetelmällä.

Esim. CCDStackin normalisointi antaa kullekin pinon kuvalle painoarvon. Tätä painoarvoa käytetään lopullisessa laskennassa, kun pinottua kuvaa muodostetaan. Normalisointi on erittäin oleellista esim. siinä tapauksessa, kun pinossa on eri valotusajoilla otettuja kuvia. Jokainen varmaan haluaa, että pinossa olevia 10 minuutin valotuksia ei kohdella keskiarvolaskennassa samalla tavalla kuin 5 minuutin valotuksia, vaan niille annetaan suurempi painoarvo paremman s/n-suhteen vuoksi.

[TuRe]

"Kun kysyin netistä normalisoinnista, tuli vastaan integraalilausekkeita". Siitä on jo aikaa, kun sitä matematiikan osaa opettelin, joten antaa olla.
Kyllä tuo DSS- ohjelmisto näyttää tajuavan, kun sille syöttää eri valotusaikoja, niin jo parilla pidemmällä valotuksella vaihdettuna tulee parempi kuva.

[PetriKe]

"Kun kysyin netistä normalisoinnista, tuli vastaan integraalilausekkeita". Siitä on jo aikaa, kun sitä matematiikan osaa opettelin, joten antaa olla.
Kyllä tuo DSS- ohjelmisto näyttää tajuavan, kun sille syöttää eri valotusaikoja, niin jo parilla pidemmällä valotuksella vaihdettuna tulee parempi kuva.

Tässä on hyvin yksinkertaistettu versio asiasta:
http://en.wikipedia.org/wiki/Normalization_%28image_processing%29

Normalisointi on tavallaan lopputuloksen signaali/kohina -suhteen optimointia, jossa pinottavat kuvat kalibroidaan samalle ADU-asteikolle ennen pinoamista. Tämä on erittäin tärkeää, jos pinossa on ruutuja eri valotusajoilla tai kuvan editse on kuvaushetkellä pyyhkäissyt ohut yläpilvi tms. häiriö (huurretta kennolla tai peilissä, kupoli osittain putken edessä, huurreputki vinossa jne.).

Ilman normalisointiakin syntyy hyviä kuvia, mutta se on välttämätön askel kohti viimeisteltyjä kuvia, joissa jokainen merkityksellinen bitti on puristettu talteen.

[mals77]

Olen kiertäny tätä kuvien kalibrointia ku kissa kuumaa puuroa. Nyt olen kuitenkin joutunut toteamaan, ettei nää valosaasteiset kuvat linssiä vaihtamalla parane. Nämä kuvankäsittelyketjut on niin tuskasen pitkiä ja raskaslukusia, että olennaisin peruskaura hukkuu paljouteen. Ettei nyt hifistelemään tarttis alkaa, ni voisko joku antaa yksinkertaisia ohjeita yksinkertaisiin kysymyksiin 

1. Montako flat, dark ja bias ruutua tarvitaan yhteen kuvaan, suhteessa valotuksien määrään?
(esim. jos valotuksia on 10 x 30 s)

2. Otetaanko flatit, darkit ja biasit raakakuvina, kuten itse valotukset?

3. Esim. käytettäessä DSS:ää pinoamiseeen, hoituuko flat, dark, bias + valotukset yhdellä pinoamisella?

4. Olenko käsittänyt oikein, että darkeja ei tarvita, jos osavalotukset eivät ole minuuttitolkulla valotettuja?

Kiitos etukäteen vastauksista!

-Mikko-

[naavis]

Olen kiertäny tätä kuvien kalibrointia ku kissa kuumaa puuroa. Nyt olen kuitenkin joutunut toteamaan, ettei nää valosaasteiset kuvat linssiä vaihtamalla parane. Nämä kuvankäsittelyketjut on niin tuskasen pitkiä ja raskaslukusia, että olennaisin peruskaura hukkuu paljouteen. Ettei nyt hifistelemään tarttis alkaa, ni voisko joku antaa yksinkertaisia ohjeita yksinkertaisiin kysymyksiin  

1. Montako flat, dark ja bias ruutua tarvitaan yhteen kuvaan, suhteessa valotuksien määrään?
(esim. jos valotuksia on 10 x 30 s)

2. Otetaanko flatit, darkit ja biasit raakakuvina, kuten itse valotukset?

3. Esim. käytettäessä DSS:ää pinoamiseeen, hoituuko flat, dark, bias + valotukset yhdellä pinoamisella?

4. Olenko käsittänyt oikein, että darkeja ei tarvita, jos osavalotukset eivät ole minuuttitolkulla valotettuja?

Kiitos etukäteen vastauksista!

-Mikko-

1. Enempi parempi, mutta itse olen yleensä ottanut 20-25 flättikuvaa. Järkkärin kanssa biasin voi korvata vakioarvoa sisältävällä kuvalla, ja jos osavalotukset eivät ole kovin monen minuutin mittaisia, darkkejakaan ei tarvitse.
2. Kaikki otetaan raakakuvina, aina.
3. Kaikista kalibrointikuvista pitää pinota ns. masterit, eli master-darkki, master-flätti ja master-bias. Näitä käytetään sitten kuvien kalibrointiin. Käsittääkseni DSS osaa tämän hoitaa kun sille vain annetaan kaikki tarvittavat kuvat.
4. Ks. kohta 1.

[vesa k]

Hei

Jos ei käytä DSS ohjelmaa vaan esim MaximDl ohjelmistoa, niin onko eroa, jos darkkien pinoamisessa käytetään sum, average, median tai vakkapa sigma clip menetelmää.

Voisko joku asiasta tietävä kertoa em. pinoamisten teoreettisen eron. Tiedän, että sum on summa jne, mutta miten ohjelma näissä eri tapauksissä yhdistelee pixeleitä ?

t vesa_k

[jussi_k_kojootti]

Mitä naavis sanoi, lisäksi

1. Montako flat, dark ja bias ruutua tarvitaan yhteen kuvaan, suhteessa valotuksien määrään?
(esim. jos valotuksia on 10 x 30 s)

Kalibrointikuvien määrä ei riipu (kohteen) osavalotusten määrästä.  Eli pinoatpa sitten 2 tai 200 osavalotusta, pitää kalibrointikuvia masteria varten olla "riittävästi", eli niin
paljon että niiden signaali-kohinasuhde on kyllin hyvä.  Mitä enemmän sen parempi.  Itse olen viime aikoina käyttänyt n. 50-100 kuvaa per master; vähemmälläkin voi pärjätä,
mutta ainakin niin kauan että _tietää_  (omakohtaisesta kokemuksesta) mikä itsellä toimii suosittelen ampumaan mieluummin yli kuin ali.

3. Esim. käytettäessä DSS:ää pinoamiseeen, hoituuko flat, dark, bias + valotukset yhdellä pinoamisella?

Joo.  Haluttu raakadata ladataan DSS:ään, joka automaattisesti ja ilman isompia ilmoitteluja pinoaa ensin kalibrointiruuduista Master-ruudut, ja sen jälkeen käyttää näitä varsinaisten light-osavalotusten kalibrointiin.  Kun tämä on kertaalleen tehty, voi DSS:n tiedostolistaa siistiä poistamalla sieltä kalibrointi-rawit, ja korvaamalla ne asianomaisilla Master-ruuduilla (sijaitsevat samassa/samoissa hakemistoissa kuin niiden osavalotukset, esim. MasterFlat_ISO800.tif).  Vaikka listan siivoamista ei tekisi, osaa DSS käyttää Master-tiedostoja automaattisesti.   Myös mastereiden tekemiseen käytetyt raw-kuvat voi poistaa, jos luottaa siihen että mastereiden tekeminen onnistui.

[naavis]

Hei

Jos ei käytä DSS ohjelmaa vaan esim MaximDl ohjelmistoa, niin onko eroa, jos darkkien pinoamisessa käytetään sum, average, median tai vakkapa sigma clip menetelmää.

Voisko joku asiasta tietävä kertoa em. pinoamisten teoreettisen eron. Tiedän, että sum on summa jne, mutta miten ohjelma näissä eri tapauksissä yhdistelee pixeleitä ?

t vesa_k

Eri ohjelmat hoitavat nuo perusfunktiot keskimäärin samalla tavalla. Summa summaa kuvien vastaavat pikselit, average ottaa vastaavien pikselien keskiarvon, mediaani mediaanin. Sigma clip ottaa myös vastaavien pikselien keskiarvon, mutta jättää keskiarvon laskennasta pois riittävän kauas keskiarvosta jäävät näytteet. Sigma-parametri määrää hyväksyttyjen näytteiden etäisyyden keskiarvosta. Käytännössä sigma-parametri on kerroin datan keskihajonnalle.

[jussi_k_kojootti]

Heh, naavis ehti taaskin nopeammin ja ytimekkäämmin    Tuhlasin tähän varmaan vartin niin julkaistakon.  Lisähuomautuksena, että noiden hajontalukujen nimitykset (ja merkitykset) riippuu vähän lähteestä ja tilanteesta, joten se mitä sanon standardipoikkeamaksi voi jossakin olla keskihajonta jne.  Toivottavasti idea valkenee ...  

Jos ei käytä DSS ohjelmaa vaan esim MaximDl ohjelmistoa, niin onko eroa, jos darkkien pinoamisessa käytetään sum, average, median tai vakkapa sigma clip menetelmää.
Voisko joku asiasta tietävä kertoa em. pinoamisten teoreettisen eron. Tiedän, että sum on summa jne, mutta miten ohjelma näissä eri tapauksissä yhdistelee pixeleitä ?

Allaoleva pätee mille tahansa (ts. jokaiselle) kuvan pikselille.  Kuvitellaan että yhden pikselin kirkkaudet 5:ssä osavalotuksessa ovat

128, 127, 128, 126, 123

Sum = pikselin kirkkaudet lasketaan yhteen.  Käy vain light-ruuduille, ja silloinkin luvassa on "turhaan" puhkipalaneita tähtiä jms.
--> 128+127+128+126+123 = 632.

Average = pinotun pikselin kirkkaus on keskiarvo pinon kaikkien osavalotusten kirkkaudesta
--> (128+127+128+126+123)/5 = 126.4 eli ~126

Median = pinotun pikselin kirkkaus on mediaani (järjestetyn pinon keskimmäinen)
--> [123, 126, 127, 128, 128] --> keskimmäinen on 127.

Sigma-clippauksessa lasketaan ensin pikselin keskiarvo ja standardipoikkeama (eli sigma), ja näiden perusteella "liian poikkeavat" arvot joko clipataan (ts. kirkkaus asetetaan 0:ksi) tai korvataan esimerkiksi mediaanilla. Tässä tapauksessa keskiarvo siis 126.4, ja standardipoikkeama keskiarvosta saadaan laskemalla kunkin osavalotuksen pikselin poikkeama ("etäisyys") keskiarvosta.

Käytännössä kussakin osavalotuksessa poikkeaman neliö:

(126.4 - 128)² = 2.56
(126.4 - 127)² = 0.36
(126.4 - 128)² = 2.56
(126.4 - 126)² = 0.16
(126.4 - 123)² = 11.56

jotka yhteenlaskemalla ja N=5:llä jakamalla  saadaan neliöiden keskiarvo, josta ottamalla neliöjuuri lopulta sigma.  Siis:

sigma = sqrt( (2.56 + 0.36 + 2.56 + 0.16 + 11.56) / 5 ) = sqrt ( 17.2 / 5 ) = sqrt(3.44) ~ 1.855 ~ 1.9

ELI:  jos osavalotuksessa pikselin kirkkaus poikkeaa keskiarvosta enemmän kuin 1.9 yksikköä, sille tehdään jotain -- korvataan 0:lla, korvataan mediaanilla, ...
Näin saaduista osavalotusten pikselin kirkkauksista otetaan lopulta keskiarvo (tai mediaani ...) lopulliseksi pinotun pikselin arvoksi.

Yleensä käytettävissä on yksi tai kaksi lisäparametriä, joista toista (kappa, jota merkkaan nyt X:llä) käytetään keskipoikkeaman kertoimena (ts. korvausehto on että osavalotuksen pikselin kirkkauden täytyy poiketa enemmän kuin X*sigma; jos X = 0, niin lopputulos on keskiarvopino) ja toinen määrittelee kuinka moneen kertaan koko hässäkkää iteroidaan (eli lasketaan sama rimpsu käyttäen viimeisimmällä kierroksella korvaamalla saatuja osavalotuksen kirkkauksia).

Tässä esimerkissä raaka sigma-klippaus siis tiputtaisi arvot 128 ja 123 kokonaan pois pinosta; tai (parempi) median-sigma-clippaus korvaisi ne arvolla 127.

Jos ei käytä DSS ohjelmaa vaan esim MaximDl ohjelmistoa, niin onko eroa, jos darkkien pinoamisessa käytetään sum, average, median tai vakkapa sigma clip menetelmää.

Varsinainen kysymys meinasi hukkua pilkunviilaamiseen.  Vastaus on: ei ole sanottavaa merkitystä, kunhan et käytä sum-funktiota kalibrointikuville, ja mastereiden pohjana oleva data on tasalaatuista ja sitä on riittävästi.  Lighteilla erot voi olla silminnähtäviä, mutta siltikin pieniä.  Isoille pinoille (enemmän kuin sanokaamme 20 lightia) kannattaa käyttää joko median sigma clippingiä tai painotettua keskiarvoa (jota yllä ei käsitelty).

[vesa k]

Hei

Kiitos ketarax. Oli hieno ja selventävä esitys.
Kertoisitko samalla periaatteella mitä ovat: SD Mask ja Drizzle.

Monissa käyttöohjeissa kyllä kerrotaan, mitä jotku asiat tekevät, mutta kun ei ole sitä teoriapohjaa. Olisiko asiasta olemassa jokin hyvä kirja ?

t vesa_k

[naavis]

Hei

Kiitos ketarax. Oli hieno ja selventävä esitys.
Kertoisitko samalla periaatteella mitä ovat: SD Mask ja Drizzle.

Monissa käyttöohjeissa kyllä kerrotaan, mitä jotku asiat tekevät, mutta kun ei ole sitä teoriapohjaa. Olisiko asiasta olemassa jokin hyvä kirja ?

t vesa_k

Craig Stark on kirjoittanut hyvän artikkelin drizzlen toiminnasta: http://www.stark-labs.com/craig/articles/assets/Drizzle_API.pdf

[Lauri Kangas]

Kertoisitko samalla periaatteella mitä ovat: SD Mask ja Drizzle.

SD Mask on Maxim DL:n erikoisuus, jossa pyritään saamaan aikaiseksi Sigma Clipping -menetelmän etuja vaikka käytössä ei ole riittävästi ruutuja (esim. alle kuusi tms). Käytän itse yleensä tätä.

Drizzlessä tietyn kokoisista raakakuvista voidaan maagisesti tehdä resoluutioltaan (mittakaavaltaan) esim. kaksi tai kolme kertaa isompia. Kuvan tarkkuus siis kasvaa, mutta lisääntyneen kohinan kustannuksella. Drizzlen toiminnan edellytys on että kuvat ovat 1) alisämplättyjä eli optiikka piirtää kennoa tarkemmin ja 2) satunnaisesti kohdistetut toistensa suhteen, eli ei saa olla liian hyvä seuranta. Jos edellytykset eivät täyty, tulee rumaa shakkilautakuviota.

[vesa k]

Hei

Mitä funktiota käytätte vähentäessänne master darkin light kuvista?

t vesa_k

[Lauri Kangas]

Vähennyslaskua.

[vesa k]

Yes
Ja miten teet sen käytännössä esim Maxim Dl:llä?

Sorry tyhmät kymysykset

t vesa_k