Wyrównywanie w programach astrofotograficznych

[Popcio]

Tak się składa, że temat mojej pracy magisterskiej dotoczy wyrównywania sygnałów a w szczególności opracowania na temat nowej metody wyrównywania. Wyniki dla tej nowej metody są bardzo dobre, lepsze niż w dotąd stosowanych metodach. Pytanie moje brzmi - jakich metod używają programy do stackowania aby wyrównywać obrazy ? Czy ktoś się z was orientuje ? Pytam bo znam trochę tych metod i ciekaw po prostu jestem jak dużą poprawę uzyskaliby użytkownicy programu w którym zaimplementowano by tą moją metodę wyrównywania. Po otrzymaniu odpowiedzi podam o ile lepsze (w sensie odchylenia standardowego) będzie wyrównywanie i jak w praktyce to będzie wyglądać

[Michal G.]

Pytanie moje brzmi - jakich metod używają programy do stackowania aby wyrównywać obrazy ?

 

rozumiem, że masz na myśli sytuacje, gdy mamy kilka zdjęc tego samego obszaru nieba i są troszkę względem siebie przesunięte?

 

 

 

 

Jeśli tak, to mogę się wypowiedziec jak to jest w przypadku, nazwijmy to szumnie, astronomi zawodowej. To znaczy: astronom chce jak najbardziej zwiększyc stosunek sygnału do szumu (S/N) na obrazkach na których robi fotometrię.

 

Standardowo wygląda to w ten sposób, że mamy pliki z listą gwiazd i ich współrzędnymi. Za pomocą, najczęściej autorskiego, programu oblicza się przesunięcie względem siebie dwóch obrazków, na tej podstawie, że na listach gwiazd wyszukuje się te same układy figur geometrycznych z gwiazdami w wierzchołkach - najczęściej są to trójkąty, choc jest to w zasadzie dowolne (spotkałem sie z kołami, ale program czasem źle liczył...  ). 

 

Kiedy mamy policzone przesunięcie, możemy po prostu przesunąc jeden obrazek (czasem też obrócic) i uśrednic (średnią arytmetyczną najczęściej) albo dodac do siebie oba obrazki. W przypadku astrofotografi częściej stosuje się medianę albo average sigma clipping i inne.

 

Spotkałem się też ze sprytną metodą polepszenia rozdzielczości zdjęcia wykonanego ze złożenia podklatek względem siebie nieznacznie przesuniętych. Schemat działania był taki, że współrzędne z matrycy X,Y tranformowane były do układu RA, DEC a następnie obliczana była ilośc fotonów które by wpadły do obrazka o większej rozdzielczości (mniejszym pikselu). Wynik był dośc zadziwiający (znaczy się metoda działała).

 

 

 

pozdr

 

Michal

[Popcio]

Zajmuje się trochę już wyrównywanie sygnałów i wiem po co to się robi i jak Natomiast chodzi mi to czy ktoś z was orientuje się jak to robi program ? Metoda ... ? Mogę wymienić różne: metoda całek normalizowanych (NI) metoda filtracji dopasowanej (MF), metoda przesunięć Fourierowskich(FSM), metoda korelacji wzajemnej(CC) itd. Która z nich jest wykorzystywana? Bo to czym się teraz zajmuje działa lepiej niż wymieniane powyżej. Co więcej w szerokim zakresie przesunięć nie traci na skuteczności. W praktyce pozwala często na poszerzenie pasma przenoszenia sygnałów dwukrotnie ! Oczywiście w przypadku obrazów zadziała podobnie bo to też jakby nie patrzyć sygnał tylko 2D. Pytam bo wydaje się że ta metoda mogłaby być szeroko stosowana w astronomii, co w efekcie dałoby lepsze obrazy. Uśrednianie obrazów oprócz tego że niesie ze sobą zwiększanie SNR niesie też niestety efekt filtracji dolnoprzepustowej i jest to proporcjonalne do odchylenia standardowego błędu synchronizacji. Utrata wyższych częstotliwości w obrazach powoduje tak na chłopski rozum rozmycie ostrych krawędzi i wszelkich obiektów w których dominują wysokie częstotliwości. Czy różnica między tym co proponują wam programy do uśredniania kilku zdjęć w jedno a tym algorytmem o którym pisze w pracy mgr. będzie znacząca - tego nie wiem bo nie wiem co jest stosowane w programach. Wydaje się, że najlepiej byłoby gdyby dostał jakąś paczkę kilku zdjęć do uśrednienia od jakiegoś astrofotografa. Uśrednię je wyrównując moją metodą i można będzie porównać co się zyskało w porównaniu do tego co zrobił Wam program. Jak coś to czekam na jakieś odpowiedzi. Nie gwarantuje, że zrobię od razu, ale chodzi o to czy będzie lepiej A tego przecież każdy chce

[Popcio]

Kiedy mamy policzone przesunięcie, możemy po prostu przesunąc jeden obrazek (czasem też obrócic) i uśrednic (średnią arytmetyczną najczęściej) albo dodac do siebie oba obrazki. W przypadku astrofotografi częściej stosuje się medianę albo average sigma clipping i inne.

Michal

 

Medianę ? W życiu nie zwiększy Ci SNRa. W uśrednianiu nigdy nie stosujemy mediany obrazów(sygnałów) bo to nie totalnie nie da. Można stosować średnią arytmetyczną lub ewentualnie jakąś ważoną. Na tym polega uśrednianie a nie wybieranie wartości środkowej

[Mariusz Wołoszyn]

Zajmuje się trochę już wyrównywanie sygnałów i wiem po co to się robi i jak Natomiast chodzi mi to czy ktoś z was orientuje się jak to robi program ? Metoda ... ? Mogę wymienić różne: metoda całek normalizowanych (NI) metoda filtracji dopasowanej (MF), metoda przesunięć Fourierowskich(FSM), metoda korelacji wzajemnej(CC) itd. Która z nich jest wykorzystywana? Bo to czym się teraz zajmuje działa lepiej niż wymieniane powyżej. Co więcej w szerokim zakresie przesunięć nie traci na skuteczności. W praktyce pozwala często na poszerzenie pasma przenoszenia sygnałów dwukrotnie ! Oczywiście w przypadku obrazów zadziała podobnie bo to też jakby nie patrzyć sygnał tylko 2D. Pytam bo wydaje się że ta metoda mogłaby być szeroko stosowana w astronomii, co w efekcie dałoby lepsze obrazy. Uśrednianie obrazów oprócz tego że niesie ze sobą zwiększanie SNR niesie też niestety efekt filtracji dolnoprzepustowej i jest to proporcjonalne do odchylenia standardowego błędu synchronizacji. Utrata wyższych częstotliwości w obrazach powoduje tak na chłopski rozum rozmycie ostrych krawędzi i wszelkich obiektów w których dominują wysokie częstotliwości. Czy różnica między tym co proponują wam programy do uśredniania kilku zdjęć w jedno a tym algorytmem o którym pisze w pracy mgr. będzie znacząca - tego nie wiem bo nie wiem co jest stosowane w programach. Wydaje się, że najlepiej byłoby gdyby dostał jakąś paczkę kilku zdjęć do uśrednienia od jakiegoś astrofotografa. Uśrednię je wyrównując moją metodą i można będzie porównać co się zyskało w porównaniu do tego co zrobił Wam program. Jak coś to czekam na jakieś odpowiedzi. Nie gwarantuje, że zrobię od razu, ale chodzi o to czy będzie lepiej A tego przecież każdy chce

 

Z tego co wiem to standardowo używa się w zastronomii:

średniej

mediany

algorytmów z clippingiem: sigma clipping, median clipping itp. (np. z wykorzystaniem masek).

 

To o czym piszesz jeżeli dobrze rozumiem (a nie jestem ekspertem w tej dziedzinie) polega na przeprowadzeniu transformacji fouriera i dokonaniu wyrównania sygnałów w dziedzinie częstotliwości? Jeżeli tak to podstawową wadą tej metody byłby koszt algorytmiczny obliczeń. Przykładowy obraz astronomiczny może składać się z wielu megabajtów danych.

[Mariusz Wołoszyn]

Medianę ? W życiu nie zwiększy Ci SNRa. W uśrednianiu nigdy nie stosujemy mediany obrazów(sygnałów) bo to nie totalnie nie da. Można stosować średnią arytmetyczną lub ewentualnie jakąś ważoną. Na tym polega uśrednianie a nie wybieranie wartości środkowej

 

Medianę stosuje się astronomii i zapewniam Cię, że dość często (chociaż ma to swoje wady i zastępuje się raczej algorytmami z clippingiem).

Mediana powoduje, że nie są brane pod uwagę wartości skrajne. Mimo iż nie poprawia SNR to jednak skutecznie pomaga w usunięciu odchyleń w postaci np. promieni kosmicznych czy innych zanieczyszczeń w sygnale, które występują tylko na jednej z klatek.

[Popcio]

Różnie się robi i różne metody już implementowałem. Wyniki są różne i szybkości też różne A co do transformacji to zdziwiłbyś się odnośnie fft. Po transformacji na dziedzinę częstotliwości masz dwa razy więcej próbek. Z szybkością też nie byłoby tak źle jak mówisz. Wiesz - ja zajmuje się sygnałami EKG też o dużych rozmairach i wiem jak to działa powiem tak - działa to na bieżąco w trakcie analizy EKG więc nie martw się o szybkość (nawet dla obrazów)

[Popcio]

Mediana może wystąpić w pre-processingu ale nie w uśrednianiu, więcej nie będę drążył tego tematu.

Nie będziemy się spierać na wiedzę w tym zakresie bo to bez sensu - potrzebne są próbki obrazów i tyle - jak na razie

[Mariusz Wołoszyn]

Najlepiej zrobisz jeżeli zaimplementujesz ten algorytm i pokażesz w rzeczywistości jak to działa.

Programów astro jest sporo, więc będziesz mógł się niejako podłączyć... np. pisząc plugin do PixInsight albo MaximDLa.

 

Trzymam kciuki i mam nadzieję, że ta metoda zrewolucjonizuje astrofoto chociaż na mój lamerski nos porównanie sygnałów EKG z bądź co bądź dwuwymiarowym sygnałem jakim jest obraz, do tego zapisany na 16bitach RAW każdy kanał plus luminancja jest zdziebko na wyrost. Obym nie miał racji

[Popcio]

Dodam tylko że obliczenia, które wykonujemy na EKG są na double które jak wiadomo mają po 64bity.

[Michal G.]

Przykładowy obraz astronomiczny może składać się z wielu megabajtów danych.

 

Na przykład nowa kamera projektu OGLE ( http://ogle.astrouw.edu.pl/index.html ) bedzie miala 32 matryce 2048x4096 pikseli, to bedzie prawie 1GB z pojedynczego odczytu. A trzeba to odczytac i zredukowac i sfotometryzowac jak najszybciej, najlepiej jeszcze przed sciagnieciem nastepnego obrazka, na potrzeby Early Warning System...

 

 

OGLE-IV ma zostac uruchomione na poczatku przyszlego roku.

 

 

 

 

Michal

[Adam_Jesion]

Jako ciekawostkę dodam, że w nowym Maximie jest nowa opcja wyrównywania - astrometryczna. Jeżeli mamy PinPointa to system robi plate solving klatek dzięki czemu może dokładnie znać współrzędne każdego piksela. Po tym jest w stanie bardzo ładnie klatki ze sobą wyrównać. Działa perfekcyjnie i manual twierdzi, że jest to najdokładniejsza metoda. Moje doświadczenia też to potwierdzają.

[Piotrek Sadowski]

Jako ciekawostkę dodam, że w nowym Maximie jest nowa opcja wyrównywania - astrometryczna. Jeżeli mamy PinPointa to system robi plate solving klatek dzięki czemu może dokładnie znać współrzędne każdego piksela. Po tym jest w stanie bardzo ładnie klatki ze sobą wyrównać. Działa perfekcyjnie i manual twierdzi, że jest to najdokładniejsza metoda. Moje doświadczenia też to potwierdzają.

 

w starym maximie też jest ta opcja

Edytowane 20 Października 2008 przez piotr_s

[Popcio]

Ktoś wrzuci jakąś serię na jakiś serwer to sobie z niego ściągnę dla własnych eksperymentów. Mowa oczywiście o kilku, kilkunastu zdjęciach do wyrównania i uśrednienie (nic więcej - samo wyrównanie i uśrednienie bez żadnej zabawy levelami itd). Wyniki w wolnym czasie zamieszczę, ale najpierw trza mieć materiał