Narzędzie do automatycznego wyrównywania klatek animacji słonecznych

[WielkiAtraktor]

Opisana poniżej funkcja wyrównywania klatek jest dostępna również w programie ImPPG (pobieranie: http://stargazerslounge.com/blog/1400/entry-1808-imppg-image-post-processor/).

 

---

 

Przez ostatnie kilkanaście miesięcy nabrałem wprawy w szybkim ręcznym wyrównywaniu klatek do animacji słonecznych w GIMPie, tym niemniej ślęczenie nad stukilkudziesięcioklatkową animacją nuży.

 

Na szczęście niedawno trafiłem na zwięzły opis eleganckiego algorytmu (http://en.wikipedia.org/wiki/Phase_correlation, korelacja fazowa/korelacja wzajemna) wykrywającego translację obrazów, przy czym przesunięcie może być znaczne, obrazy być drastycznie przycięte, słowem – sytuacja dokładnie taka, jaką mamy po kilkugodzinnym zbieraniu materiału, gdy teleskopem targa wiatr, ustawienie na biegun jest niedokładne i zdaży się spóźnić z ręczną korektą położenia.

 

W załączniku wstępna wersja programu implementującego ww. algorytm. Zachęcam do wypróbowania na swoim materiale i zgłoszenia, jeśli działa nieskutecznie. Przetestowałem na razie na warpala i swoich animacjach Hα oraz WL i efekty są zadowalające, przykład:

 

Przed:

 

Po:

 

Najprostsze wywołanie:

imgalt <katalog z plikami wejściowymi>

Analizowane są wszystkie pliki BMP i TIFF w podanym katalogu (posortowane po nazwie), następnie w wyrównanej formie zapisywane są w katalogu bieżącym (nazwy z sufiksem _aligned).

Można też wybrać katalog wyjściowy:

imgalt <katalog z plikami wejściowymi> --output-dir <katalog wyjściowy>

Akceptowane są pliki BMP 8- lub 24-bitowe (mono lub kolor) i TIFF (8 lub 16 bitów na kanał, mono lub RGB), zapisywane są w tej samej głębi kolorów. Jeśli oryginalne klatki mamy w jakimś innym formacie, można je hurtem skonwertować np. w programie IrfanView (File->Batch Conversion/Rename...). Jeśli mamy tylko animowany GIF, można go rozbić na klatki w programie VirtualDub (File->Export->Image sequence...).

 

Jeśli nie chcemy używać linii poleceń, można po prostu skopiować pliki wejściowe do katalogu z imgalt.exe i uruchomić go, bądź przeciągnąć katalog z plikami wejściowymi i upuścić go na ikonę imgalt.exe.

 

Kod źródłowy w imgalt-src.zip. Pełny opis w pliku README. Można używać w dowolny sposób bez ograniczeń.

 

Wersja 0.5 (2014/05/22)

 

– wyrównywanie subpikselowe

 

imgalt.zip

imgalt-src.zip

 

Wersja 0.4.1 (2014/05/05)

 

– obsługa plików TIFF

 

imgalt.zip

imgalt-src.zip

 

Wersja 0.4 (2014/05/02)

 

imgalt.zip

imgalt-src.zip

Edytowane 20 Marca 2015 przez WielkiAtraktor

[*Wojtek*]

Dzięki! Różnica ogromna.

 

Co do samego programu to nie wiem jak to zastosować? W tych ramkach, pewnie napisałeś co i jak, jednak do mnie to nie trafia .

[WielkiAtraktor]

Służę pomocą

To jest program „konsolowy”, tj. bez interfejsu graficznego. Należy go rozpakować w jakimś katalogu (powiedzmy, C:\Users\MojaNazwaUżytkownika\Documents). Potem uruchamiamy konsolę („wiersz polecenia”), np. Start->Uruchom->cmd.exe (albo w Windows 8: na ekranie startowym piszemy cmd.exe i wybieramy go). W konsoli przechodzimy do katalogu, gdzie rozpakowaliśmy program, tj. wydajemy polecenie i zatwierdzamy Enterem:

cd \Users\MojaNazwaUżytkownika\Documents

I teraz możemy wpisać polecenia z pierwszego posta, np.:

imgalt c:\astro\animacja1

(jeśli klatki animacji są właśnie w c:\astro\animacja1). Jak pisałem, program wyszukuje wszystkie BMP w podanym katalogu, więc jeśli mamy tam coś więcej, lepiej stworzyć najpierw osobny katalog i w nim umieścić same interesujące nas klatki. (Potem zrobię to jakoś wygodniej).

Edytowane 15 Kwietnia 2014 przez WielkiAtraktor

[*Wojtek*]

Dzięki. Teraz to już wiem o co chodzi .

[MateuszW]

Super sprawa Ja własnie bawię się podobnym algorytmem, a nie wiedziałem, że się to tak nazywa Mam jednak problemy z użyciem FFT, bo nie wiedzieć czemu działa bardzo wolno a do tego liczy głupoty (samo FFT jest dobre). Zaimplementowałem bez FFT i wtedy działa poprawnie (ale długo ). Także bardzo bym się ucieszył z kodu źródłowego W czym piszesz?

Ja miałem taki pomysł, żeby zrobić śledzenie obiektów (samoloty, ISS) teleskopem na moncie GOTO z kamerą. Tutaj bardzo liczy się szybkość programu, bo to analiza na żywo.

[WielkiAtraktor]

Napisane w C++. Chyba już jutro wrzucę, tylko muszę makefiles przygotować. Najbliższy cel to przyspieszenie i paralelizacja tego, bo na razie mam ok. 2 s na 1,3-megapikselową klatkę (1 wątek na Core i5-3570K).

 

Ale do śledzenia samolotów itp., gdzie obiekt pomiędzy klatkami przesuwa się nieznacznie, znacznie prostsza i szybsza będzie metoda „minimalnej sumy różnic bloków” (testowałem to kiedyś, jest błyskawiczne). Coś jak opisane na początku tego dokumentu: http://image.ing.bth.se/ipl-bth/siamak.khatibi/computerVisionBTH10Summer/papers/BlockMatchingAlgorithmsForMotionEstimation.pdf

[MateuszW]

Super, też piszę w C++. Dzięki, poczytam o tej metodzie. Znalazłem jeszcze coś takiego: https://www.par.pl/pomiary/przetwarzanie-sygnalow/384-szybki-algorytm-dopasowania-obrazow-dla-potrzeb-fuzji-w-czasie-rzeczywistym.html. Wydaje się banalne do napisania, ale wcale nie wygląda mi na szybkie (złożoność n^3), no chyba że można to jakoś prosto zoptymalizować.

[WielkiAtraktor]

Tak, o tę filozofię chodzi. Zauważ, że jeśli na początku pozwolisz użytkownikowi wybrać myszką „punkt zakotwiczenia” (np. samolot), to wystarczy, jak pomiędzy kolejnymi klatkami będziesz porównywał te różnice kolumn/wierszy tylko w pewnym małym obszarze wokoło (np. 32x32, zależy od tego, jak szybko cel się przesuwa). Mam wrażenie, że np. AviStack używa dokładnie tego podejścia (w fazie frame alignment).

[warpal]

Fajnie, że to napisałeś i dzielisz się.

Dawno już nie działałem na linii komend.

 

Próbowałem powalczyć na swoich plikach. Niestety coś robię źle - wynik jest "skaczący".

Czy możesz wrzucić animacje z plików, które Ci przesłałem?

Rozumiem, że składasz gif'a w GIMP'ie?

[WielkiAtraktor]

Tak, składam w GIMPie. Otwieramy wszystkie wyrównane klatki przez File->Open as Layers..., potem można je wszystkie naraz przyciąć (zaznaczamy prostokąt i Image->Crop to selection), i pozostaje wyeksportować. Jak wybierzemy format GIF, będzie opcja eksportu jako animacji.

 

Część Twoich wyrównało dobrze, z tego co pamiętam z jedną lub dwoma mniejszymi się nie udało. Wyślij mi proszę mailem te, na których zawiodło, przyjrzę się wieczorem.

[warpal]

Część Twoich wyrównało dobrze, z tego co pamiętam z jedną lub dwoma mniejszymi się nie udało. Wyślij mi proszę mailem te, na których zawiodło, przyjrzę się wieczorem.

 

Jestem łoś

Teraz zajrzałem do katalogu programu - a tam pliki po wyrównaniu.

 

Świetne narzędzie! Dzięki! Polecam!

[mkowalik]

Zeby te nitki nagrac zobaczyc to jakiego filtra trzeba uzyc i mozna wiedziec jakim sprzetem nagrany jest filmik?

 

W jakim srodowisku pisales program?

Edytowane 16 Kwietnia 2014 przez mkowalik

[warpal]

I przykład ode mnie.

Przed (5ms)

i po (10ms)

Edytowane 16 Kwietnia 2014 przez warpal

[WielkiAtraktor]

Dodałem kod źródłowy w pierwszym poście.

 

 

 

Zeby te nitki nagrac zobaczyc to jakiego filtra trzeba uzyc i mozna wiedziec jakim sprzetem nagrany jest filmik?

 

W jakim srodowisku pisales program?

 

Filmik nagrany, jak wszystko u mnie, kamerką Point Grey Chameleon mono (ta akurat animacja w całej okazałości: http://astropolis.pl/topic/39586-slonce-w-h/page-21?do=findComment&comment=506713). Do protuberancji konieczny jest bardzo wąskopasmowy filtr (zwykle H-alfa). Nada się dowolny popularny teleskop słoneczny (Lunt, Coronado), ale szczegółowość jak w moim przykładzie wymaga apertury 90 mm; fabryczne teleskopy tej wielkości są kosztowne, dlatego zmajstrowałem przystawkę do zwykłego refraktora z nie aż tak wąskim filtrem: http://astropolis.pl/topic/41505-h-z-filtrami-omega-optical/

 

Do pisania używam zwykle Eclipse+CDT.

 

 

Jeszcze jeden przykład, animacja warpala (pomniejszona 2-krotnie):

 

przed:

 

 

po:

 

 

Edytowane 16 Kwietnia 2014 przez WielkiAtraktor

[warpal]

Jesli ktoś nie lubi działać na linii komend to można prościej. Do kataogu gdzie mamy program można skopiować program pliki BMP. Po uruchomieniu automatycznie zalignuje pliki. Tak przynajmniej dzieje się w W7pro.

Edytowane 17 Kwietnia 2014 przez warpal

[WielkiAtraktor]

Zgadza się (tak będzie w każdej wersji Windows). Jeszcze jedna uwaga, gdy wpisujemy polecenie ręcznie i katalogi źródłowy/docelowy zawierają spacje, trzeba objąć to cudzysłowami, np.:

imgalt "c:\moje astro\2013 lipiec" --output-dir "c:\moje astro\2013 lipiec\wyrównane"

[szuu]

fajne narzędzie, dzięki za podzielenie się ze światem

 

(mimo że dla moich obrazków akurat natrafia na problem w postaci śmieci na matrycy i czasem śledzi śmieci a czasem obraz )

no ale to już wina algorytmu a nie Atraktora, niestety dla mnie pozostają tylko algorytmy w których mogę wyznaczyć maską obszary "zakazane"

przy okazji, gdyby ktoś chciał skompilować to w starym booście, np. takim jak mam tu w ubuntu 10.10 to trzeba troszkę zmienić:

62c62
<                 std::string ext = dirIter->path().extension().string();
---
>                 std::string ext = dirIter->path().extension();
325c325
<         std::string newFileName = p.stem().string() + "_aligned" + p.extension().string();
---
>         std::string newFileName = p.stem() + "_aligned" + p.extension();

[warpal]

(...) no ale to już wina algorytmu (...)

 

 

No chyba smieci na matrycy

 

Przetestowałem także na powierzchni. Seria, której nie miałem kiedyś siły składać - a teraz wygląda całkiem nieźle:

 

 

A prz okazji - wesołych i spokojnych Świąt Wielkiej Nocy Wszystkim!

Edytowane 17 Kwietnia 2014 przez warpal

[WielkiAtraktor]

I słonecznych:)

 

Na te drobne drgania (u siebie na ostrych, wyraźnych WL też mam) zaaplikuję niedługo dodatkowy przebieg wyrównujący (szybką metodą wspomnianą wcześniej w wątku).

[WielkiAtraktor]

W pierwszym poście zamieściłem nową wersję 0.2. Nie ma jeszcze tego dodatkowego wyrównywania, za to:

 

Zmiany:

 

- praca wielowątkowa

[warpal]

W pierwszym poście zamieściłem nową wersję 0.2. Nie ma jeszcze tego dodatkowego wyrównywania, za to:

 

Zmiany:

 

- praca wielowątkowa

 

Kurcze, nowa wersja wywala mi taki komunikat:

[WielkiAtraktor]

W pierwszym poście jest już poprawiony imgalt.zip. Obecnie archiwum zawiera plik EXE i dwa pliki DLL, należy je rozpakować w tym samym katalogu.

 

(Uwaga techniczna: jakoś nie udało mi się na szybko doprowadzić do tego, żeby MinGW zbudował plik wykonywalny statycznie połączony z PThread. Jak to opanuję, w archiwum znów będzie tylko 1 plik EXE).

[warpal]

W pierwszym poście jest już poprawiony imgalt.zip. Obecnie archiwum zawiera plik EXE i dwa pliki DLL, należy je rozpakować w tym samym katalogu.

Dzięki, działa.

[WielkiAtraktor]

W pierwszym poście zamieściłem wersję 0.3.

 

Zmiany:

 

- akceptuje pliki BMP mono lub kolorowe, 8- lub 24-bitowe; po wyrównaniu zostaną zapisane w takiej samej głębi kolorów

- naprawione zapisywanie BMP (czasem tworzone były niepoprawnej długości pliki, które IrfanView czy GIMP przyjmowały, ale Photoshop już nie)

 

Ponadto: dodatkowe uwagi o używaniu bez wiersza poleceń.

[WielkiAtraktor]

W pierwszym poście nowa wersja 0.4. Zalecam pobranie z uwagi na ważną poprawkę.

 

 

Zmiany:

 

- obcinanie klatek wynikowych do największego wspólnego obszaru (jeśli chcemy dostać klatki powiększone do wspólnego obejmującego prostokąta jak przedtem, należy użyć opcji --no-crop)
- poprawiona translacja przy zapisie wyrównanych obrazów, powodowała chaotyczne 1-pikselowe skoki