martedì 21 agosto 2012

PixInsight - Master frames di calibrazione: acquisizione ed elaborazione


1. Introduzione

A partire dalla versione 1.6, Pixinsight  include lo standard del modulo ImageCalibration (IC). Questo documento è una piccola guida alle procedure di acquisizione e di elaborazione manuale necessario per generare i master frames di calibrazione ottimizzati per gli algoritmi implementati in PixInsight.
Mi raccomando di leggere i suggerimenti in materia di interfaccia IC, dal momento che questa guida è un accessorio allo strumento IC, non un manuale per descrivere il suo funzionamento e i parametri di lavoro. IC funziona solo con master frames di calibrazion. Questo articolo vi guiderà su come ottenerli.

2. Note per l’acquisizione

Come vedremo in questo articolo, l'algoritmo di dark scaling implementato nello strumento IC funziona meglio quando il rumore di lettura è trascurabile nei master frame. IC è ottimizzato per lavorare con le librerie di calibrazione: non ci si deve preoccupare delle diverse temperature e dei tempi di esposizione tra i dark frame e i light frame. IC riscalare sempre il rumore dei dark frame da abbinare ad ogni light frame.
E 'anche molto importante avere una libreria di bias frame, perché il rumore termico deve essere bias-sottratto: solo il rumore termico deve essere riscalato nel master dark per corrispondere al rumore termico nel light frame.
Dopo la sperimentazione, si consiglia vivamente di prendere almeno 10 dark e bias. Non usare mai meno bias rispetto ai dark, perché questo introdurrebbe troppo rumore di lettura dei bias sottratti al master dark: 50 master dark avranno quasi tutti un rumore di lettura di 10 master bias.
Non perdere tempo nell'acquisizione di dark-frame dei flat: IC riscala il master dark in modo che corrisponda il rumore dei dark dei flat.

3. Bias e Dark frame

Per generare il master bias e dark, useremo il modulo ImageIntegration. Le stesse impostazioni verranno utilizzate in questo modulo di generazione per il master bias e master dark. Quindi dovremo eseguire l'integrazione due volte: prima per i bias frame e poi di nuovo per i dark frame (la sottrazione dei bias dai dark si svolgerà con lo strumento IC).
Ci sono diverse impostazioni importanti a cui prestare attenzione :
·         Non normalizzare le immagini, perché la base del bias deve essere conservata. Entrambi i metodi di normalizzazione nella Image Integration e Pixel Rejection (1) devono essere disabilitate (No normalization setting).
·         Per essere precisi, la funzione di Weights dell’immagine deve anche essere disabilitata. Vogliamo effettuare una media rigorosa di un gran numero di frame, respingendo solo valori chiari anomali.
·         Per rifiutare eventuali valori anomali, vi consiglio l’algoritmo Winsorized Sigma Clipping, nel caso in cui abbiamo un gran numero di bias e dark frame. Può essere utile un clipping pari a 3 × sigma.
 

Figura 31 - Finestra di lavoro di ImageIntegration con le impostazioni corrette per integrare i bias ed i dark.

Dopo aver eseguito l'integrazione dei bias e dei dark, otterremo il master bias master ed il master dark.

4. Master Flat Generation (I)

La generazione del master flat frame è un procedura in due fasi. Prima di tutto dobbiamo calibrare ogni flat frame con lo strumento IC. Quindi dobbiamo integrare flat frame calibrati per flat frame principale.
La calibrazione del flat frame richiede la sottrazione dei master bias e dark. Dopo aver selezionato i flat frame nella sezione Target f di IC, si deve abilitare Master Bias e il Master Dark.
Nella sezione Master Dark, assicuratevi di attivare la casella di controllo Optimize. In questo modo verrà ridimensionato il master bias ed il master dark per adattarsi al rumore termico di ogni flat frame. Non preoccupatevi se il vostro master dark ha 1000 secondi di esposizione e il flat frame è a soli 10 secondi: IC moltiplicherà il rumore termico del master dark per 0,01.


Figura 41 - Lo strumento ImageCalibration con le impostazioni corrette per la calibrazione dei flat.

5. Master Flat Generation (II)

Una volta che abbiamo calibrato i singoli flat, li possiamo integrare.
Dopo lo sottrazione dei bias e dei dark, i flat sono rigorosamente composti solo da dati di luce. Quindi, dobbiamo far corrispondere ai livelli di illuminazione di tutti i flat frame. Questa è la chiave per fare una buona integrazione dei flat.
Il dato di luce di ogni pixel del master flat viene calcolato moltiplicando ogni flat in base al valore medio dei pixel di tutti i flat. Questo viene fatto scegliendo nel menù Normalization la funzione Multiplicative nella sezione di Image integration della finestra ImageIntegration.


Figura 51 - Lo strumento ImageIntegration con le impostazioni corrette per l'integrazione dei flat ottenuti sul cielo.

Il valore medio dei pixel è importante, anche per ottenere uno buono scarto dei valori anomali. Nel Pixel rejection (I) si deve selezionare l'opzione flux equalization per normalizzare i frame.
Come per l’integrazione dei bias e dei dark, deve essere disabilitato il Weight.
L'algoritmo di scarto dei pixel da usare dipende dal numero e dal tipo di flat che abbiamo. Nel caso di flat ricavati sul cielo (dove abbiamo stelle su un cielo altamente illuminato), o in caso di utilizzo di un piccolo numero di flat, l'algoritmo di scarto è percentile clipping. Questa è l'opzione migliore per togliere le stelle.
I limiti di scarto percentile clipping deve essere molto restrittivo. Di solito si imposta i limiti (in particolare il limite High) inferiore a 0,02.
Se acquisiamo un gran numero di flat da una flat box (flat senza stelle), lo scarto dei pixel è piuttosto semplice. Selezionando Winsorized Sigma Clipping con i limiti di scarto farà un buon lavoro.
Ora abbiamo il nostro master flat frame che verrà usato nello strumento IC per calibrare i light frame. Basta ricordarsi di disattivare la casella di controllo Calibrate nella sezione Master Flat, in quanto è già stato calibrato il master flat.

Riparazione del fondo cielo con Photoshop


A volte si ottiene un'immagine con uno sfondo cielo problematico. Tuttavia, ci sono momenti in cui si può decidere di sostituire semplicemente l'intero sfondo con uno artificiale.
L'immagine di partenza è rumorosa e con fondo cielo irregolare, tipico difetto che si può riscontrare nelle immagini acquisite da DSLR,  ma potrebbe mostrare anche dettagli più deboli. I passi seguenti servono a rendere il fondo cielo uniforme, con poca o nessuna perdita di oggetti deboli. Il work flow è il seguente:
1)      aprire l’immagine in Photoshop;
2)      con il contagocce e area di selezione 5x5, selezionare il fondo cielo;
3)      copiare il fondo cielo negli appunti con Ctrl+A -> Ctrl+C;
4)      aprire un nuovo file (File -> Nuovo) per creare una nuova immagine delle stesse dimensioni dell’originale;
5)      Selezionare e impostare il Secchiello con opacità al 100% e la tolleranza a zero e riempire l'immagine con il colore di sfondo selezionato in precedenza;
6)      Il problema con il nuovo sfondo è che è perfettamente piatto/liscio. Quindi, è necessario aggiungere del rumore per farlo sembrare naturale. Tuttavia, il rumore aggiunto sarà ad un livello inferiore rispetto all'immagine originale;
7)      Utilizzare lo strumento aggiungi rumore per aggiungere il rumore allo sfondo artificiale. Provare con livelli di circa 1,5 a 2,5. Inoltre, provare a sperimentare con la distribuzione uniforme o gaussiana. A volte è utile per deselezionare monocromatiche e utilizzare uno sfondo con il rumore colore casuale;
8)      Aggiungiamo ora il nuovo sfondo cielo all’immagine orginale;
9)      copiare il fondo cielo artificiale negli appunti con Ctrl+A -> Ctrl+C;
10)  Selezionare l’immagine originale ed incollare con Ctrl+V il nuovo fondo cielo che verrà visualizzato come un nuovo livello;
11)  Impostare la modalità di fusione in Schiarisci;
12)  Ora abbiamo uno sfondo cielo perfettamente piatto a basso rumore. Tuttavia potrebbe essere troppo luminoso e coprire i dettagli più deboli. Regoliamo quindi la luminosità del Livello 1 riparazioni questo.
13)  Basta usare lo strumento Luminosità / Contrasto per regolare la luminosità in modo che i dettagli deboli incomincino a comparire. Con un'attenta regolazione dovrebbe essere possibile migliorare la sfondo con poca o nessuna perdita dei dettagli deboli.

Calibrazione, debayerizzazione, allineamento e stacking di riprese astronomiche DSLR con Maxim DL

Di seguito riporto il work flow da eseguire per la calibrazione, debayerizzazione, allineamento e stacking di riprese fatte con DSLR:

  1. Aprire un immagine della nostra sequenza
  2. Aprire il pannello della calibrazione delle immagini Process->Set Calibration
  3. Aggiungere il gruppo di file di calibrazione (dark, flat, bias, ecc) con Add Group
  4. Aggiungiamo i file corrispondenti cliccando il tasto Add (inserire le impostazioni per i dark e i flat). Selezionare Apply Boxcar Filter (solo per camere a colori).
  5. Selezioniamo le operazioni da effettuare nella calibrazione cliccando sul tasto Advanced. Si aprirà la finestra Advanced Calibration, dove andremo a spuntare i vari file di calibrazione. Nel manuale di MaxIm DL viene consigliato di impostare il parametro Pedestal ad un valore almeno triplo della deviazione standard misurata sul fondo cielo delle vostre immagini, ma non vi è alcuna controindicazione nell'abbondare un po'.
  6. Procediamo quindi con la calibrazione della singola immagine aperta in precedenza andando in Process->Calibrate
  7. Tramite lo Screen Stretch verifichiamo la bontà della calibrazione
  8. Procediamo ora con la conversione a colori dell’immagine andando in Color->Convert Color
  9. Selezioniamo la camera di ripresa in Select Camera, spuntiamo la casella High Quality, impostiamo in Scaling% i valori dei singoli canali RGB (bilanciamento), spuntiamo la casella Auto del Background Level e clicchiamo su OK
  10. Tramite lo Screen Stretch verifichiamo la bontà della conversione colore
  11. Chiudiamo quindi l’immagine e procediamo con il Batch Process da View-> Batch Process Windows
  12. Riapriamo la ripresa iniziale e procediamo con la registrazione dei passaggi cliccando sul simbolo di registrazione
  13. Process->Calibrate
  14. Color->Convert Color
  15. Filter->Kernel Filters, selezionare Hot Pixel con valore di soglia Threshold% pari a 5 (rimozione pixel caldi)
  16. Arrestare la registrazione cliccando sul simbolo di registrazione
  17. Salvare il processo tramite il tasto Save
  18. Chiudere senza salvare l’immagine usata per la registrazione del Batch Process
  19. Procediamo ora con la ripetizione per tutti frame di tutte le operazioni registrate, cliccando su File (della finestra Batch Process) e caricando le immagini da processare
  20. Il risultato verrà salvato automaticamente in una nuova cartella che può essere selezionata in Disposition (File only), Save result in e definire il nome della sottocartella in Subfolder
  21. Avviamo il processo automatico cliccando sul tasto con doppia freccetta. Maxim procederà in automatico alla ripetizione delle azioni
  22. Al termine chiudiamo la finestra di Batch Process
  23. Verifichiamo i nuovi file salvati, calibrati, convertiti in RGB e senza hot pixel
  24. Passiamo allo stack aprendo la finestra di controllo da Process->Stack
  25. Aggiungiamo quindi i nostri file da allineare e sommare, cliccando sul tasto Add files. Si creerà un nuovo gruppo di immagini Group1
  26. In questa finestra è anche possibile calibrare e convertire in RGB i file, ma tali caselle le lasceremo deselezionate
  27. Selezioniamo Group1 e clicchiamo con il tasto di destra; attiviamo quindi la funzione Auto Display in modo da poter visualizzare l’immagine selezionata
  28. Selezioniamo l’immagine di riferimento, tasto di destra e cliccare su Reference Image (l’icona del nome file corrispondente apparirà con un piccolo lucchetto)
  29. Andiamo sulla scheda Quality. Qui potete decidere se e quali criteri utilizzare per l'esclusione automatica di certe immagini dallo stack. I criteri disponibili sono quattro:
·        Il valore FWHM misura la qualità della messa a fuoco delle stelle nell'immagine e potete decidere di scartare le immagini in cui questo valore supera una certa soglia (ovvero quelle in cui per un qualche motivo, di solito un peggioramento del seeing, la messa a fuoco non era più buona). Se selezionate la casella FWHM ed impostate il valore di soglia tutte le immagini in cui viene misurato un valore FWHM che eccede questa soglia vengono deselezionate e non saranno composte nello stack finale.
·        In modo analogo è possibile scartare le immagini i cui le stelle risultino allungate per un problema di mosso attivando il criterio Roundness. Anche qui c'è un valore ed una soglia: 0.00 corrisponde ad una rotondità perfetta, 0.50 ad un'ellisse col raggio minore lungo la metà di quello maggiore.
·        Il criterio Intensity scarta le immagini che non arrivano almeno ad un certo valore in ADU. Di solito questo accade perché il cielo si rannuvola o perché il soggetto tramonta dietro ad un ostacolo.
·        L'ultimo criterio, Contrast, scarta le immagini che non raggiungano un certo contrasto: questo accade di solito perché il cielo si schiarisce all'alba.
Il tasto Measure All analizza tutte le immagini dell'elenco in modo che MaxIm DL possa decidere se scartarle dallo stack o no. Come detto potete decidere quali criteri analizzare (nessuno, uno o più di uno) e quali soglie impostare. Potete comunque scartare ulteriori immagini manualmente anche se avete impostato dei criteri di esclusione. Le immagini scartate manualmente hanno il visto spento mentre quelle scartate automaticamente hanno una "X" rossa e non possono essere incluse nello stack se non spegnendo il controllo sul criterio che le ha scartate o rendendolo meno rigido.
  1. Andiamo sulla scheda Align e selezioniamo il modo di allineamento Auto - Star matching
  2. Andiamo ora sulla scheda Combine e dal menù a tendina Combine Method scegliamo SD Mask (Questo metodo è una variante del Sigma Clip ed è più adatto nel caso si disponga di uno scarso numero di riprese. Se avete almeno una decina di riprese preferitegli il metodo Sigma Clip). Il FITS Format deve essere selezionato in IEEE Float.
  3. Clicchiamo quindi su Go e si avvierà il processo di allineamento e somma
  4. Alla fine del processo si otterrà l’immagine finale
  5. Procediamo ora con lo stretching a 16 bit per il successivo salvataggio in TIFF. Prima impostare lo Screen Stretch su Max Value
  6. Andare in Process->Stretch, impostare Linear Only, Screen Stretch e 16-bit su Output Range, quindi cliccare su OK
  7. Salvare quindi il file in TIFF a 16 bit

sabato 4 agosto 2012

Filtro Halpha 12 nm EOS clip


E' arrivato, sono andato a ritirarlo questa mattina! Ora non rimane che provarlo. Il primo test lo faro su NGC 7000 per andare ad integrare il segnale RGB che ho già acquisito.


Alimentatore esterno per reflex digitali Canon

Grazie all'aiuto di Luciano Commissari (senza di lui non avrei fatto nulla), sono riuscito a costruire l'alimentazione esterna per la Canon 300D. Il progetto che ho seguito è quello di Tuffanelli Cristiano (http://www.astrofototecnica.it/Progetti/alimext350d.html), con la variante che anzichè alimentare tramite un collegamento con presa accendisigari, ho predisposto un ingresso femmina da 2,5 mm sulla scatolina dove è stato inserito il circuito, al quale collego un trasformatore 220-12 V da 1000 mA.

giovedì 2 agosto 2012

NGC 7000 - Nebulosa Nord America

Era da anni che volevo fare questa nebulosa. Sabato 28 luglio, serata limpidissima ma su in osservatorio c'è un vento talmente forte che no mi permette di monatre la strumentazione. Poi improvvisamente alle 23:30 il vento cessa e quindi di tutta fretta scarico la machina, monto la montatura, i telescopi, le camere, allineo al polo e alle 00:10 inizio le riprese! La guida non crea problemi, ma è già tardi quindi imposto 5 pose da 300s e 5 pose da 600s; alla fine scarto una sola posa da 600s e riesco quindi a tirare fuori questo risultato. Sono contento, ma sono necessarie ulteriori pose RGB e Haplha quando mi arriverà il filtro. PixInsight mi ha dato un grosso aiuto, ma c'è ancora molto da imparare da questo software.