Загальний огляд обробки зображень комет: вирівнювання, видалення зір і поєднання
Головну складність обробки зображень комет можна сформулювати одним реченням: комета рухається відносно фонових зір, тому комету й зорі неможливо обробити одночасно одним і тим самим набором параметрів вирівнювання. Тому під час обробки комети, що швидко рухається, зображення комети й зоряного фону завжди обробляють окремо, а наприкінці поєднують. У цій статті я зібрав досвід, накопичений за багато років обробки комет, — від інструментів вирівнювання й видалення зір до кольору й поєднання, — як загальний огляд; щодо практичного прикладу можете переглянути серію про комету Tsuchinshan зі статті «Обробка комет у PixInsight».
Навіщо потрібне вирівнювання комети: одне порівняння
Спершу погляньмо на порівняння, яке показує, яку саме проблему розв’язує вирівнювання комети.
Ліворуч на зображенні вище — результат інтеграції зображень, вирівняних по ядру комети й очищених від зір; праворуч — результат інтеграції зображень, вирівняних лише по зорях, без додаткової обробки. У правому зображенні, яке ніколи не вирівнювали по ядру, після інтеграції навколо ядра з’являються певні дефекти — і хочу наголосити, що це не «деталі навколо ядра», а пошкодження, що лишилися після того, як алгоритм відбракування прибрав викиди. Саме зображення ядра теж стає неповним через ці дефекти. Іншими словами, якщо ви хочете зберегти повну форму ядра й хвоста, кроку вирівнювання комети не уникнути.
Інструмент Comet Alignment (CA)
Інструмент для вирівнювання комети в PixInsight — це Comet Alignment (CA). Найпростіший спосіб використання — поєднати його зі Star Alignment (SA): SA вирівнює зорі, CA вирівнює комету, і в підсумку виходять два зображення — одне для зір, одне для комети, — кожне з яких далі обробляють окремо. У SA положення комети обирають клацанням лівою кнопкою миші.
Метод, що спершу не спрацював, а згодом вдався
Багато років тому один із колег-аматорів запропонував складніший підхід: вирівняти комету за допомогою CA, отримати шляхом інтеграції «чисте зображення комети», а тоді ще раз запустити CA, щоб відняти комету із зображень, вирівняних по зорях, і таким чином отримати чистий зоряний фон без комети. Детальні кроки такі:
- Відкалібруйте зображення комети.
- Скористайтеся Star Alignment, щоб вирівняти зорі й отримати зображення, вирівняні по зорях.
- Скористайтеся CA, щоб вибрати ядро комети на зображеннях, вирівняних по зорях, і отримати зображення, вирівняні по ядру.
- Скористайтеся Image Integration, щоб проінтегрувати зображення, вирівняні по кометі, і отримати «чисте зображення комети», з якого майже прибрано зорі.
- Збережіть чисте зображення комети, виберіть цей файл у полі subtract operand image інструмента CA і ще раз виконайте вивід, щоб отримати зображення «вирівняні по зорях і без комети».
- Скористайтеся Image Integration, щоб проінтегрувати зображення, вирівняні по зорях і без комети, і отримати «чисте зоряне зображення».
Чесно кажучи, коли я вперше перевірив цей метод на власних даних, він не спрацював — крок 5 не давав чистого зображення «вирівняного по зорях і без комети»: у частині зображень, вирівняних по зорях, комета все одно лишалася, або її віднімали занадто сильно, через що на місці комети з’являлась суцільна чорна пляма, і після інтеграції комета все одно виходила неповною. Проте у колеги, який запропонував цей метод, він спрацював на власних даних, тож я тоді все одно записав його для довідки. Пізніше я вдосконалив підхід і переробив усе на наборі даних комети Leonard із простим фоном (TOA 150 + QHY 268c, 16 кадрів по 90 с), підтвердивши, що цей традиційний метод comet alignment таки може спрацювати; а що на фоні немає особливих галактик, зоряних скупчень чи туманностей, він цілком підходить для тренування початківців.
Нова версія CA: без попереднього вирівнювання зір
Нова версія Comet Alignment має важливу зміну: тепер не обов’язково спочатку вирівнювати зорі.
Достатньо «приблизно» вибрати положення ядра на першому й останньому зображенні та позначити Compute PSF fits — і програма сама обчислить положення ядра на решті зображень і вирівняє їх. Тому навіть якщо траєкторія руху комети не є прямою лінією, вирівнювання все одно можливе. Очевидна перевага такого підходу — не потрібні два проходи інтерполяції: старий спосіб, коли спершу вирівнювали зорі, а потім комету, фактично виконував інтерполяцію двічі, і кожен прохід трохи знижував якість зображення. (Зверніть увагу, що в назвах файлів на відео стоїть суфікс _c_cc_ca, без _r, — тобто пройдено лише Calibration, Cosmetic Correction і Comet Alignment, без Registration.) Цей новий підхід також відкрив кілька застосувань, наприклад інтеграцію даних комети за кілька поспіль ночей або створення таймлапсу безперервного руху комети.
Видалення зір: ядро легко пошкодити
Обробка комет не обходиться без видалення зір, але ядро й кому інструменти видалення зір легко можуть сплутати із зорями та пошкодити. Тут розгляну кілька таких випадків.
Проблема видалення зір із кольорового зображення в лінійному стані
Якщо ви не придбали StarXTerminator (SXT) і хочете пакетно видаляти зорі за допомогою Starnet++, кольорові зображення наштовхуються на проблему: у лінійному стані після обробки Starnet++ ядро й кома кольорового зображення пошкоджуються.
Рішення — розділити три канали RGB, видалити зорі в кожному окремо, а тоді знову об’єднати, так само, як обробляють канали RGB, отримані монохромною камерою. Після такої обробки ядро й кома виглядають набагато природніше. Для пакетного розділення каналів можна скористатися скриптом Batch Channel Extraction Script.
Захист ядра за допомогою маски
Під час пакетного видалення зір SXT або Starnet іноді просто сприймає ядро за зорю й видаляє його, або розділяє частини комети за різними масштабами, через що ядро тьмяніє. Рішення — накласти на ядро маску:
- Створіть маску ядра за допомогою такого процесу, як GAME.
- У Process Batch інструмента SXT виберіть завантаження маски.
Ділянка, закрита маскою (чорна частина маски), не піддається видаленню зір, і завдяки цьому ядро захищене. Якщо ви користуєтеся Starnet, під час пакетного видалення зір маску також можна завантажити в Process Container.
На практиці є невеликий секрет: перед видаленням зір спершу визначте положення ядра на першому й останньому зображенні, тоді за допомогою GAME або Clone Stamp Tool створіть маску вздовж лінії, що з’єднує ці два положення ядра, і лише потім видаляйте зорі — тільки так можна ефективно уникнути пошкодження ядра.
Колір і калібрування фону
На кінці хвоста комети іноді з’являються дивні кольори — червоний, фіолетовий, зелений, будь-який. Здебільшого це кольори фону неба, на якому перебуває комета, які стають помітними після окремого підсилення комети (наприклад, третій червоний хвіст, що з’явився в NEOWISE кілька років тому). Лишати їх чи прибирати — питання особистого смаку; якщо хочете прибрати, мій спосіб — просто прибрати відповідний колір.
Теоретично фон неба після калібрування має бути близький до чорно-коричневого кольору, але коли в комети немає зір, калібрування часто дає збій або виходить неточним, особливо на зображеннях, знятих кольоровою камерою. За моїм досвідом, дві найбільші проблеми обробки комет — це калібрування кольору й видалення залишків зір; розв’язавши ці дві проблеми, ви фактично досягаєте 90% успіху.
На завершення: основи досі важливі
Обробка комет часто вимагає кількох днів спроб і повернень, і цілком імовірно, що цілий день піде на глухий кут — іноді мозку потрібен час, щоб «осісти», перш ніж прийде рішення.
Інструменти ШІ (на кшталт видалення зір, зменшення шуму) хоч і заощаджують чимало часу, та насправді цей час просто переноситься на обчислювальні витрати комп’ютера (якщо CPU повільний або немає GPU, рахувати доведеться довго). Крім того, базові інструменти PixInsight так само незамінні: окрім звичних DBE, STF, Histogram Transformation, Curve Transformation, ключем до того, щоб видобути із зображення максимум якості, є Wavelet, HDRMT та інструменти насичення кольору в поєднанні з маскою. Інструменти вдосконалюватимуться, але саме ці відпрацьовані основи й дають справжню впевненість у стабільній обробці комет.