 Tal i com dèiem en l’article anterior, l’obtenció d’imatges planetàries d’alta ressolució està condicionada a l’us correcte del nostre instrumental. Un bon software de tractament d’imatges com el que anem a estudiar a continuació pot fer un gran treball, però hem d’obtenir un material, en aquest cas, vídeos, de qualitat, si no el resultat no serà l’adequat.
Parlàvem d’una sèrie de conceptes que cal ampliar i explicar una mica abans de continuar amb l’estudi del Registax. A destacar el mostreig o “sampling” en anglès, en el que hem de saber algunes dades tècniques del nostre instrumental, doncs per a calcular la distància focal correcta hem de saber el tamany del nostre xip ccd i el tamany dels píxels que el composen. Tot i que aquestes dades venen en les especificacions tècniques que ens subministra el fabricant, posem ací les d’alguns dispositius ccd per a comoditat del lector:
Pixel Sizes:
- ICX098BL – 5.6μ (Toucam, ATIK ¼”)
- KAF402 – 9μ (ST-402ME, ST-7E)
- TC-237 – 7.4μ (ST-237)
- ICX424 – 7.4μ (Lumenera & other 1/3” Cams)
Exemples d’una mala elecció amb relació focal / ressolució càmera:
Undersampling
(baix mostreig) |
Oversampling
(sobre-mostreig) |
Correcte
(ideal) |
Veurem ara un exemple pràctic de com calcular l’augment necessari per a obtenir el mostreig correcte.
Generalment hom adapta la focal per a que la resolució teòrica del tub abarque 2 pixels en el sensor de la webcam (anomenat "mostreig òptim"). Hem de tenir en compte el poder resolutiu del nostre telescopi, i el tamany dels píxels de la webcam. El primer, i per a l’ús que necessitem ho podem calcular emprant la coneguda fòrmula del límit de Dawes:
Resolució límit del telescopi (Pr): És la capacitat que poseeix el telescopi de separar detalls molt propers entre sí. Aquesta capacitat depén del diàmetre de l’objectiu, però hi ha un límit imposat per l’atmosfera del que no es pot baixar. Aquest límit varia amb les condicions del seeing, pero normalment és de 1 segon d’arc, i en condicions de bon seeing alcança el 0,5 segons d’arc.
Pr = 115 / D
PODER DE RESOLUCIÓ = 115 / DIÀMETRE
En cas d’un valor menor de 0,5 aleshores considerarem que el límit és 0,5.
Tamany dels píxels de la webcam (Tp): és un valor que normalment ens el dóna el fabricant. P.ej. en el cas de la Neximage es de 5,6 micres. Per a usar-lo a la fòrmula cal passar el valor a milímetres: 1 micra = 0,001 mm. En el cas de la Neximage: 5,6 micres = 0,0056 mm.
Exemple pràctic: el meu telescopi té 200 mm d’obertura i 2000 mm de focal. Gravant vídeo amb la Neximage, es pot usar alguna Barlow per a augmentar la imatge?
Poder de resolució: Pr = 115 / 200 = 0,58
Per a que la resolució del tub abarque 2 píxels al sensor, a cada píxel li corresponen 0,58 / 2 = 0,29 segons d’arc.
La focal necessària és:
(206264 x Tp ) / (Pr / 2)
Al nostre exemple: ( 206264 x 0,0056 ) / 0,29 = 3983 mm de focal. Donat que el nostre telescopi tenía 2000 mm de focal, podré usar una barlow x2. Per damunt d’aquest valor (sobremostreig), no obtindré més detall sinò una imatge borrosa i fosca.
Nota: 206264 és un factor multiplicador per a canviar de graus a radians. Vé de dividir el número de segons d’arc d’una circumferència entre 2 pi: 60 x 60 x 360 / 2 x 3,1416 = 206.264.
 L’ús de filtres per a gravar videos és necessari per a la major part de les webcams. Si parlem de la Toucam i la SPC900, consultant les caracteristiques tècniques del xip Sony ICX098 CCD muntat en aquestes càmeres, veiem que destaca la resposta a les tres Bandes RGB i que és molt similar, i la part IR de l’emissió d’un objecte aporta igual a les tres bandes, convertint-se per tant en una font de dark.
El principal problema que aporta aquesta component, és que elssistemes òptics no estan dissenyats per a tenir el focus en visible i en IR en el mateix lloc. Per tant es produeix un desenfocament de la imatge si no fem servir un filtre IR.
TRACTAMENT D’IMATGES
Esta guia bàsica està basada en un article publicat per Cor Berrevoets, creador de Registax, en el número d’Abril de 2004 de la revista Sky & Telescope, en diversa informació publicada en internet per coneguts observadors planetaris i en la meua experiència personal amb el programa. El procés que describim ací és senzillament una guia d’ús del programa, orientada al processat d’ imatges planetàries, i no ilustra totes les possibilitats de Registax (p.e. l’ús de Darkframes i Flatfields per al cel profund o les nombroses possibilitats adiccionals que hi ha en cada menú i que ací no es descriuen).
El procés de seqüències AVI en Registax es fa seguint una seqüència lògica en la que cada pas d’aquesta es realitza en una pestanya/menú que apareix en la part superior de la finestra principal del programa. Els passos d’aquesta seqüència són:
Selecció de la Imatge de Referència i Referència d’Alineament (pestanya Input) i Registre dels fotogrames
1.- Cliquejar en Select Input per a carregar el fitxer AVI que desitgem processar. El primer Frame (fotograma) del vídeo apareix en pantalla.
2.- Assegurar-se que Colour Processing està selecionat si les imatges a processar són en color. Si no estiguera seleccionat el resultat final serà en blanc i negre. Deixar Processing area en 512 píxels llevat que l'ordinador tinga molt poca memòria disponible.
3.- Amb el cursor que apareix en la part inferior de la pantalla o seleccionant Show Frame List revisar els frames del vídeo. Seleccionar el Frame que continga la millor imatge (p.e. més detall, nitidesa, etc.) i que estiga més o menys centrada. Esta serà la imatge "de referència", tant per a l'alineament com per a calcular la qualitat de les diferents imatges. És important fer una bona tria, doncs obtindrem una curva d’alineament més plana i hem d’elegir un frame de la meitat del video: reduirem artefactes en la imatge degut a la rotació del planeta.
4.- En Alignment box (píxels) seleccionar un grandària de caixa d'alineament que continga l'objecte complet, si es tracta d'un planeta. Si l'objecte és molt gran (p.e. la lluna o fotos de cel profund) seleccionar la grandària que serveix per a incloure el detall de referència que es vol utilitzar per a l'alineament (p.e. un cràter en el cas de la lluna, o una estrela en el cas de cel profund). Posteriorment les imatges seran "registrades" utilitzant aquesta àrea de referència. Amb la versió 4.0 podem fem alineament multipunt (interessant en imatges de la Lluna).
El registre consisteix en el càlcul del desplaçament de cadascuna de les frames respecte al de referència i serveix perquè els frames es puguen apilar (sumar) de manera que l'objecte sempre es mantinga alineat, és a dir, en la mateixa posició relativa.
Desplaçar el cursor damunt de la imatge per a centrar la caixa d'alinemient en l'objecte, al cliquejar amb el ratolí Registax passa automàticament al menú d'alineament.
La pantalla-menú d'alineament mostra dues noves finestres: FFT spectrum i Registration properties. Per als no matemàtics FFT són les sigles de Fast Fourier Transform (Tranformación Ràpida de Fourier) que permet el càlcul del desplaçament de les imatges respecte al fotograma de referència.
1.- Ajustament del filtre FFT d'alineament.
Ajustament del Power Spectrum del FFT.
Aquest ajustament serveix per a fixar els paràmetres de correlació que s'utilitzaran per a registrar els fotogrames. Seleccionar Aligment Filter en el submenú d'opcions, ací es pot canviar l'ajustament del número de píxels en el filtre FFT d'alineament. Provar amb diferents valors, després de modificar el número de píxels cliquejar en Recalc FFT i mirar la grandària del punt central roig en la finestra FFT spectrum fins que aconseguim un oval o cercle central roig d'entre 5 i 10 píxels de diàmetre.
Alineament dels fotogrames (pestanya Aligning)
Alineament dels fotogrames
Després d'ajustar el filtre FFT d'alineament i els paràmetres d'optimització es pot executar només el procés d'alineament cliquejant en Align. El botó limit, és per estalviar temps: permet l’exclusió de frames de baixa qualitat abans de l’alineament i l’optimització. Feu servir la barra de desplaçament de baix per a excluir eixos frames.
Una vegada conclòs l'alineament i l'optimització, la finestra Registration Properties mostra apuntales de la línia roja del Power Spectrum una línia blava que representa els desplaçaments de cadascun dels frames respecte al de referència. A continuació es pot passar a la Pestanya/Menú Stacking.
Optimització
Després d'un primer registre i alineament de les imatges Registax passem a la fase d’optimització. En aquesta fase del procés amb el programa intentarem buscar una millor estimació del desplaçament dels frames a menys que s'haja trobat ja el desplaçament òptim. En el submenú Optimize until es pot ajustar el límit de la optimització. Deixar el valor 1% i esperem que finalitze el procés. No cliquejar en optimize & stack doncs podem configurar millor el resultat de forma manual.
Quan l’optimització està completada el “stackgraph” o gràfic d’alineament és la clau per a afinar l’apilat d’imatges. L’eix vertical és emprat per a seleccionar frames segons l’alineament (relatiu al frame de referència). Una curva plana permet més frames per a apilar (es sol excloure del 10 al 30%). L’eix horitzontal serveix per a triar frames segons la qualitat d’aquestes (excloure del 10-20% segons seeing, més si el seeing és dolent. Experimenteu!).
Apilat/Suma dels Fotogrames (pestanya Stacking)
En aquesta fase del programa es produeix la suma de les imatges que previament hem seleccionat, alineat i optimitzat segons els paràmetres que hem explicat abans. Les opcions marcades al dibuix “Histo stretch” o expandir histograma augmenta el número de colors o nivells de gris a 32 bits. “Brightness equalization” o normalització de la intensitat dels quadres no necessita explicació.
Ferramenta Wavelet (pestanya Wavelet)
Abans d’entrar en la funció wavelet del programa explicarem com funciona per a entendre millor el ús que podem fer d’aquesta en el programa. Per als que sou usuaris de programes de tractament d’imatges com p.e. Photoshop coneixereu el filtre “Unsharp mask”. Sabem que la imatge mitjana que hem obtingut és molt rica en detalls, i aqueixos detalls es poden ressaltar sense por de perdre definició. Cal tindre en compte que cada píxel conté la suma amitjanada d'informació de varis centenars de píxels, i això multiplica el nombre de bits per punt.
L’efecte del filtre és paregut al creat quan pugem el contrast, però té poc a veure. El contrast actua en tot el requadre de la imatge amb la mateixa intensitat, mentre que l'efecte Unsharp crea una màscara amb una rèplica desenfocada de la imatge original, i les resta. Això produeix un enfocament molt aconseguit de la imatge.
La màscara Unsharp és parametritzable, de manera que l'aplicarem amb major o menor intensitat, al nostre gust. Podem jugar amb tres variables, el radius, el strength, i el threshold. El radius és l'amplària gaussiana amb la que es va a desenfocar la rèplica de la imatge. Quant major és el ràtio més desenfocada quedarà la màscara, i per tant major ressalt en la imatge. El threshold indica el llindar de brillantor per damunt del qual es va aplicar l'efecte. Si un píxel no supera aqueix llindar es quedarà com està. Convé deixar aquest coeficient a zero perquè s'aplique l'efecte en tota la imatge. I el strength és el nombre de vegades que es va a efectuar la resta de la màscara sobre la imatge original. Aqueixa resta, com hem dit, donarà lloc a la imatge enfocada. Com més restes major enfocament. No obstant això, un ús excessiu de la màscara Unsharp (amb radius i strength alts) produeix efectes no desitjats: la imatge perd realisme i s'assembla més a un dibuix fet al fresc. Des d'ací aconsellem triar els paràmetres d'una forma adequada. La virtut està en el terme mitjà.
El programa Registax té una ferramenta, denominada Wavelet, que divideix la imatge en unes quantes capes, i permet aplicar la màscara Unsharp separadament sobre cada una de les capes. Feta l’explicació i en la pantalla del programa Registax al davant és convenient obrir les funcions “Histogram” “RGB” i “Gamma”.
Usarem la funció Histograma per a prevenir solapaments i ajustar el color. El gamma o mapa de tons per a augmentar el contrast. El balanç RGB ens permet pujar/baixar els components de color de la imatge si cal corregir-lo.
En la part dreta de la pantalla tenim les barres de desplaçament de la funció wavelets. La barra 1:1 ressalta els detalls més fins. La 6:1 els més grans.
El programa també permet corregir l’efecte de la turbulència consistent en un desplaçament dels colors que es tradueix en una superposició inexacta demunt la imatge. Obrint la pestanya tenim el RGB Shift que podem ajustar manualment o deixar que el programa faça una estimació i la correcció automàticament.
Pestanya Final
En aquesta pestanya accedim a les últimes operacions que podem fer amb la nostra imatge: girar, retallar, rotar, i sobretot guardar. És important guardar la imatge en format de 16 bits per un posterior processat amb Photoshop o altres programes. Aquestos formats suportats pel programa són TIFF ó PNG.
Com a recomanació final sobre fins a quin punt cal processar una imatge, crec que hem de ser agressius en cada capa fins just abans del moment en què apareix soroll en la imatge.
Quan hàgem passat per totes les capes interactuant i això vol dir provar prou vegades fins a arribar a un resultat que estiguem satisfets amb la resolució obtinguda, podem oblidar-nos dels wavelets i passar a l'acabat amb Registax 4 és a dir podem tocar brillantor, contrast, gamma etc.
|
