Zpracování vad: vadné sloupce, hot/cold pixel, prach a šum horkých pixelů
Na cestě astronomického zpracování nikdy neexistují dokonalá data, existují jen řešení nalezená pro jejich problémy. Kalibrační snímky odstraní většinu systematických vad, ale vždy se najde pár takových, které sítí proklouznou: vadné sloupce, vadné pixely, stíny od prachu, zbytkový šum horkých pixelů. Tento článek shrnuje několik typů vad, které se běžně objevují ve fázi předzpracování, a příslušný způsob, jak s každou z nich naložit.
Tři běžné typy vad a jak na ně
Nejprve souhrnná tabulka – to jsou tři typy vad, se kterými se v předzpracování setkáte nejčastěji, a princip jejich řešení:
- defect column (vadný sloupec, běžný u CCD): odstraňte pomocí Defect Map.
- hot / cold pixel (horký/studený pixel): odstraňte kalibračními snímky dark; co dark neodstraní, dořešte pomocí Cosmetic Correction.
- dust shadow (stín od prachu): odstraňte kalibračními snímky flat; co flat neodstraní, po integraci opravte náhradou z jiného kanálu.
V dalším textu podrobněji rozeberu dva ošemetnější typy.
Vadné sloupce (defect column): spoléhejte na Defect Map, ne na odmítání pixelů
Vadné sloupce se častěji vyskytují u kamer CCD, u CMOS jsou vzácnější. U jedné CCD mi vytvoření Defect Map zabralo celou hodinu, protože měla asi 50 vadných sloupců (právě těch černých čar na snímku).
Někdo se možná zeptá: proč je při integraci prostě rovnou neodmítnout (reject)? Protože odmítnout se nedají – vadné sloupce jsou příliš tmavé; pokud byste se je snažili odstranit odmítáním pixelů, museli byste obětovat dost dalších dobrých pixelů, a výsledek by navíc byl špatný. Správný postup je tedy vytvořit pro kameru Defect Map, načíst ji procesem DefectMap a použít na light snímky s vadnými sloupci. Tím se vliv vadných sloupců výrazně omezí a zbytek pak bez potíží odstraní algoritmus pro odmítání pixelů při integraci. Tento postup sám dlouhodobě používám – například u té CCD 16803 „Latte“ je jeden zřetelný vadný sloupec přímo uprostřed snímku a k tomu tři nenápadné, a přesně takto se zpracovávají.
Horké pixely: musíte je odstranit ještě před registrací
Pokud horké pixely nejsou důkladně odstraněny ve fázi dark a Cosmetic Correction, způsobí problémy, jaké byste nečekali. Podívejte se na tento příklad:
Levý obrázek je před registrací hvězd, pravý po ní – proč se na pravém obrázku vyrojí spousta vzorů podobných koblihám? Odpověď je: ty bílé body nejsou hvězdy, ale horké pixely. Tyto horké pixely měly zmizet už při odečtení dark a při Cosmetic Correction, ale nestalo se tak, a tak je při registraci hvězd interpolační algoritmus „přetvořil“ do podoby koblih, které zůstaly v konečném snímku, a to v nemalém počtu.
Dobrou zprávou je, že při dostatečném počtu snímků a správně nastavených parametrech algoritmu pro odmítání pixelů se nakonec všechny tyto koblihy přece jen odstranily. Ale právě to dobře ukazuje: horké pixely by se měly co nejvíc odstraňovat už ve fázi dark a Cosmetic Correction, aby je proces registrace nepřetvořil v něco, co ruší snímek – neházejte veškerou odpovědnost na následné odmítání pixelů.
Mimochodem, pokud máte pocit, že vestavěná Cosmetic Correction v programu PixInsight nefunguje dost dobře, v komunitě se najde i nadšenec (Roberto Sartori), který napsal kód v PixelMath pro zpracování hot and cold pixel. Vyzkoušel jsem to a výsledek byl překvapivě ještě lepší než vestavěná Cosmetic Correction – nadšencům, kteří umí programovat, opravdu závidím.
Extrémní případ: kombinované vady velkého dalekohledu
Nakonec se podíváme na extrémní příklad typu „sešly se úplně všechny vady najednou“, pocházející z velkého dalekohledu třídy 1 m. Fotografovat takovým dalekohledem ve skutečnosti vůbec není zábava – používá azimutální montáž a rotátor pole, a při fotografování cílů do 20 stupňů od zenitu se kvůli udržení polohy cíle rotátor pole otáčí velmi rychle, takže dochází k rozdvojení difrakčních hrotů; úhel hrotů je na každém snímku jiný, a dokonce se stává, že na jednom jediném snímku jsou dva hroty s odlišným úhlem.
Na tomto snímku je navíc ještě jeden defect column (jeho zpracování je poměrně jednoduché) a také něco, co prosakuje ze strany a vypadá jako AMP GLOW, podobně jako plíseň na zdi. Pro tento typ kombinovaných vad neexistuje hotové řešení – dá se to řešit jen postupně, bod po bodu. A i to je běžná praxe astronomického zpracování: dokonalá data neexistují, a co můžeme udělat, je najít pro každý jednotlivý problém jeho řešení.