Jump to content

Odtwarzanie sygnału HSO z danych RGB


dobrychemik
 Share

Recommended Posts

23 godziny temu, JaLe napisał:

Ten też? 

 

obraz.png.b971f3693bb2b27767b3d310a336340c.png

Jak się dobrze zastanowić, to można z fotki zrobionej z użyciem takiego filtra wyekstrahować sygnał SHO. Trzeba jak najdokładniej znać względną czułość subpikseli w danej kamerze kolorowej. Z trzech zmiennych dla danego piksela (zarejestrowane RGB) można wtedy z dobrym przybliżeniem wyliczyć trzy składowe SHO. Mamy układ trzech równań z trzema niewiadomymi (przy założeniu liniowej zależności między intensywnością Ha i Hb). Im węższy spektralnie filtr, tym lepiej to powinno działać.

  • Thanks 1
Link to comment
Share on other sites

Godzinę temu, dobrychemik napisał:

Jak się dobrze zastanowić, to można z fotki zrobionej z użyciem takiego filtra wyekstrahować sygnał SHO. Trzeba jak najdokładniej znać względną czułość subpikseli w danej kamerze kolorowej. Z trzech zmiennych dla danego piksela (zarejestrowane RGB) można wtedy z dobrym przybliżeniem wyliczyć trzy składowe SHO. Mamy układ trzech równań z trzema niewiadomymi (przy założeniu liniowej zależności między intensywnością Ha i Hb). Im węższy spektralnie filtr, tym lepiej to powinno działać.

Nie ma takiej możliwości, nawet dla danej czułości nie rozgraniczysz SII od Ha. Układ równań nic tu nie da, wyjdzie ci pewna zależność, np 15% to SII, ale nie wiesz w których miejscach na obiekcie masz zastosować te równanie, w ten sposób po prostu dostaniesz dwa zdjęcia 15% i 85% sygnału, ale ni jak mają się one do stanu faktycznego gazów na zdjęciu.

  • Like 1
  • Thanks 1
Link to comment
Share on other sites

1 godzinę temu, TheShackMeister napisał:

Nie ma takiej możliwości, nawet dla danej czułości nie rozgraniczysz SII od Ha. Układ równań nic tu nie da, wyjdzie ci pewna zależność, np 15% to SII, ale nie wiesz w których miejscach na obiekcie masz zastosować te równanie, w ten sposób po prostu dostaniesz dwa zdjęcia 15% i 85% sygnału, ale ni jak mają się one do stanu faktycznego gazów na zdjęciu.

 

Charakterystyka kamery jest taka sama na każdym pikselu i każdy piksel rozpatrujesz niezależnie i tak samo. Każdy uzyskany po obrobce subpiksel SHO będzie kombinacją liniową trzech oryginalnych subpikseli RGB. "Macierz transformacji RGB do SHO nie będzie zależała od charakterystyki spektralnej obiektu, a jedynie od parametrów kamery i filtra, czyli de facto kombinacji filtrów: dual band i siatka Bayera. Nic więcej nie trzeba.

Edited by dobrychemik
Link to comment
Share on other sites

2 godziny temu, dobrychemik napisał:

 

Charakterystyka kamery jest taka sama na każdym pikselu i każdy piksel rozpatrujesz niezależnie i tak samo. Każdy uzyskany po obrobce subpiksel SHO będzie kombinacją liniową trzech oryginalnych subpikseli RGB. "Macierz transformacji RGB do SHO nie będzie zależała od charakterystyki spektralnej obiektu, a jedynie od parametrów kamery i filtra, czyli de facto kombinacji filtrów: dual band i siatka Bayera. Nic więcej nie trzeba.

Dalej nie widzę możliwości odizolowania SII od Ha, nie ma matematycznego sposobu.

Link to comment
Share on other sites

@dobrychemik , @TheShackMeister

oboje macie trochę racji.

Zakładając nieskończoną dokładność obliczeń itp. można zastosować prostą transformację liniową opisaną za pomocą macierzy 3x3.

Taką macierz można skonstruować np. badając ch-kę widmową maski Bayera danej kamery.

Dla przykładu wziąłem dane z ASI2600, oczywiście na oko spisując z wykresu:

post-160007-0-21786000-1574902946.png

 

Dostajemy wtedy taką macierz - mniej więcej:

macierz_hso.png

 

Wygląda ładnie, prawda? Macierz ta mówi nic innego, jak to, że np. w paśmie Halpha nasza kamera ma sprawność 58% w kanale R, 12% w kanale G i 4% w kanale B (wartości w pierwszej kolumnie). Tak to mniej więcej wygląda.

Teraz mając taką transformację można znaleźć jej transformację odwrotną, która będzie przekształceniem liniowym opisanym macierzą odwrotną do tej.  Jeśli ją znajdziemy, to będzie mówiła, ile sygnału z jakiego kanału RGB ma trafić (procentowo) do odtworzonego sygnału HSO.

 

 

Gdyby kolory nie były "pomieszane" przez maskę Bayera - czyli gdyby np. kanały B i G ostro urywały się na długo przed 600nm (np. używając filtrów R do kamer mono) to macierz byłaby osobliwa i nie istniałaby transformacja odwrotna z tego samego powodu, dla którego nie wolno dzielić przez zero :)

 

Tutaj mamy pomieszane kolory, więc wyznacznik macierzy jest różny od zera, można skonstruować macierz odwrotną opisującą odwrotną transformację. Pozwoliłem sobie sprawdzić, jak będzie taka macierz wyglądała:

 

macierz_rgb.png

 

 

Współczynniki są już dużo... ciekawsze. Co tutaj się dzieje?

Niektóre współczynniki są ujemne, ale już pal to licho. W przeciwieństwie do poprzedniej ta macierz nie ma jakiegoś bezpośredniego sensu fizycznego. Zwróćmy uwagę na same wartości.

 

Kanał Halpha będzie konstruowany przede wszystkim jako różnica pomiędzy B i G w stosunku mniej więcej 1:2, prawie z zupełnym pominięciem wartości w kanale R!

Podobnie SII będzie praktycznie pomijało wartość R piksela i jego odtworzenie skupia się na balansie między G i B.

OIII będzie w miarę sensownie brało trochę G i trochę B, bo OIII jest najlepiej uwarunkowany.

Ogólnie: kanał R, w którym są Halpha i SII jest w tej macierzy właściwie nieistotny, 2 rzędy wielkości mniej znaczący.

 

Teraz zwracam uwagę na jeden fakt: piksele naświetlone przez Halpha będą miały bardzo mały sygnał G i B. A jednak to te kanały będą decydowały o przynależności do H lub S! Dosyć, że w samej mgławicy jest mało takiego sygnału, to kamera dodatkowo też zbierze go kilka razy mniej ze względu na ch-kę widmową. Sygnał w G i B dla takiego piksela będzie pewnie kikaset razy słabszy, niż R. A skoro sygnał jest słaby, to wyjdzie z tego jeden wielki szum. Sygnał z kanału R praktycznie znika w wynikowym obrazie, a przecież najwięcej się go nam nazbierało! Natomiast decyzja o tym czy więcej będzie SII czy Halpha będzie praktycznie rzutem monetą, bo wróżymy tutaj z szumów.

 

Macierz może i nie jest osobliwa, ale i tak jest kiepska do odwracania. 
To znaczy, że wprost takiej transformacji odwrotnej odradzałbym używać, nawet jeśli miałyby być to tylko jakieś wyjściowe wagi, to przecież będą szalenie zależne od tego, jak dobrze mamy zmierzone filtry itp. oraz oczywiście od szumu.

 

Pozdrawiam!

 

 

  • Like 5
Link to comment
Share on other sites

Bartek, mocno uprościłeś model pomijając sygnał Hb, który można na początek przyjąć jako równy 50% Ha (wartość wzięta z kapelusza, ale chodzi o sam fakt, że są liniowo zależne). Wtedy sygnał od wodoru jest zdecydowanie mocniej reprezentowany w kanałach G i B, co powinno zmniejszyć problem nadmiernego szumu.

Link to comment
Share on other sites

19 minut temu, dobrychemik napisał:

Bartek, mocno uprościłeś model pomijając sygnał Hb, który można na początek przyjąć jako równy 50% Ha (wartość wzięta z kapelusza, ale chodzi o sam fakt, że są liniowo zależne). Wtedy sygnał od wodoru jest zdecydowanie mocniej reprezentowany w kanałach G i B, co powinno zmniejszyć problem nadmiernego szumu.

 

Z chęcią poczytam o liniowej zależności H-beta od H-alpha, a najlepiej jeszcze o liniowej niezależności SII od H-alpha :)
Nie zgrywam się - chodzi mi o źródła, bo nie wiem, gdzie można o tym poczytać?
Jeśli rzeczywiście H-beta jest bardziej liniowo zależne od H-alpha niż SII, to może się udać, ale - jeszcze raz - radziłbym wypisać macierze i sprawdzić, czy mają sens ;)

Link to comment
Share on other sites

11 godzin temu, Behlur_Olderys napisał:

@dobrychemik , @TheShackMeister

oboje macie trochę racji.

Zakładając nieskończoną dokładność obliczeń itp. można zastosować prostą transformację liniową opisaną za pomocą macierzy 3x3.

Taką macierz można skonstruować np. badając ch-kę widmową maski Bayera danej kamery.

Dla przykładu wziąłem dane z ASI2600, oczywiście na oko spisując z wykresu:

post-160007-0-21786000-1574902946.png

 

Dostajemy wtedy taką macierz - mniej więcej:

macierz_hso.png

 

Bardzo mi się podoba to opracowanie, jednak proponuje pewna modyfikację, która powinna trochę zmniejszyć szum  pewno w Ha, (a może też w S i O -  zgaduję).

Mianowicie sumę wartości RGB przyjmować za 1 czyli  zamiast 0.58 byłoby 0.78, zamiast 0.12 - 0.16, a zamiast 0.04 - 0.06

 

Link to comment
Share on other sites

3 minuty temu, Behlur_Olderys napisał:

 

Z chęcią poczytam o liniowej zależności H-beta od H-alpha, a najlepiej jeszcze o liniowej niezależności SII od H-alpha :)
Nie zgrywam się - chodzi mi o źródła, bo nie wiem, gdzie można o tym poczytać?
Jeśli rzeczywiście H-beta jest bardziej liniowo zależne od H-alpha niż SII, to może się udać, ale - jeszcze raz - radziłbym wypisać macierze i sprawdzić, czy mają sens ;)

 

Emisja Ha i Hb pochodzi od wzbudzonych atomów wodoru, więc bardzo bym się zdziwił, gdyby intensywności obu pasm nie były skorelowane. Statystyka rządzi tym na jaki poziom elektronowy zostanie atom wzbudzony oraz kiedy i jak pozbędzie się później energii emitując kwant Ha lub Hb.

 

Co do siarki i wodoru - nie rób sobie jaj :)

 

Link to comment
Share on other sites

18 minut temu, JaLe napisał:

 

Bardzo mi się podoba to opracowanie, jednak proponuje pewna modyfikację, która powinna trochę zmniejszyć szum  pewno w Ha, (a może też w S i O -  zgaduję).

Mianowicie sumę wartości RGB przyjmować za 1 czyli  zamiast 0.58 byłoby 0.78, zamiast 0.12 - 0.16, a zamiast 0.04 - 0.06

 

Mówisz o pomnożeniu każdej kolumny o odwrotność sumy jej elementów.
Dla każdej z kolumn będzie to inna wartość.
Wynika to z tego, że wartości są wzięte z wykresu QE kamery, a ch-ki trzech kanałów w ogólności wcale nie dodają się do 1.
W szczególności zwróć uwagę, że suma elementów w H jest mniejsza niż 1 (0.64) a w O jest większa (1.11)

De facto więc mówisz dodatkowej transformacji, której sens fizyczny to zmiana charakterystyki kamery na taką, w której jest ona czulsza w rejonie Halpha, a mniej czuła w OIII.

Czy to nie zaburzy balansu? Nie wiem. Trzeba by już sprawdzić w "realu" - wystarczy wziąć zdjęcie RGB jakiejś mgławicy zrobione pod ciemnym niebem i spróbować wygenerować z niego HST.

Swoją drogą: light pollution też swoje doda do tych naszych życzeniowych wzorów .... :)

 

Cytat

Co do siarki i wodoru - nie rób sobie jaj :)

Nie robię sobie jaj. Pokaż mi jakiś fajny bikolor Halpha-SII. Albo dwie surowe klatki z dwóch filtrów. A najlepiej trzy klatki: Halpha, Hbeta, SII. I poszukamy sobie korelacji. Nie mówię na 100% ale hm... no warto by sprawdzić.

 

 

 

PS wydzielam z tematu o filtrze bo to zupełnie inna dyskusja :)
 

Link to comment
Share on other sites

Zgadzam się, light pollution bardzo będzie przeszkadzać, stąd moje zastrzeżenie na samym początku, że istotna będzie szerokość spektralna filtra. Im szerszy filtr - tym gorzej. OPT Triad Ultra Quad-Band wydaje się dostatecznie wąski, by sensownie się w to pobawić.

 

Chcąc uzyskać jak najlepsze efekty trzeba by jeszcze uwzględnić w modelu dokładną charakterystykę filtra interferencyjnego. Zamiast wartości liczbowej odczytanej z wykresu czułości kamery np. Ha powinno się policzyć "całkę nakładania" tejże czułości (można dane wklepać ręcznie na podstawie dostępnych obrazków), transmitancji filtra interferencyjnego (ktoś by pewnie chętnie zmierzył widmo) oraz szerokości spektralnej samego sygnału pochodzącego z mgławicy (łatwo wymodelować przyjmując jakąś sensowną szerokość sygnału wynikającą z efektu Dopplera). Brzmi to groźnie, ale jest w sumie bardzo łatwe do obliczenia w Excelu. Największa trudność sprowadza się do... zakupu cholernie drogiego filtra :)

 

Link to comment
Share on other sites

Godzinę temu, Behlur_Olderys napisał:

Mówisz o pomnożeniu każdej kolumny o odwrotność sumy jej elementów.
Dla każdej z kolumn będzie to inna wartość.
Wynika to z tego, że wartości są wzięte z wykresu QE kamery, a ch-ki trzech kanałów w ogólności wcale nie dodają się do 1.
W szczególności zwróć uwagę, że suma elementów w H jest mniejsza niż 1 (0.64) a w O jest większa (1.11)

De facto więc mówisz dodatkowej transformacji, której sens fizyczny to zmiana charakterystyki kamery na taką, w której jest ona czulsza w rejonie Halpha, a mniej czuła w OIII.

Czy to nie zaburzy balansu? Nie wiem. Trzeba by już sprawdzić w "realu" - wystarczy wziąć zdjęcie RGB jakiejś mgławicy zrobione pod ciemnym niebem i spróbować wygenerować z niego HST.

Swoją drogą: light pollution też swoje doda do tych naszych życzeniowych wzorów .... :)

 

Nie robię sobie jaj. Pokaż mi jakiś fajny bikolor Halpha-SII. Albo dwie surowe klatki z dwóch filtrów. A najlepiej trzy klatki: Halpha, Hbeta, SII. I poszukamy sobie korelacji. Nie mówię na 100% ale hm... no warto by sprawdzić.

 

 

 

PS wydzielam z tematu o filtrze bo to zupełnie inna dyskusja :)
 

Tak, to na pierwszy rzut okaz jest widoczne, że odniosłeś się do rzeczywistego QE. Ja natomiast zaproponowałem, żeby przyjąć sumę tych wartości jako 100% możliwości kamery w tym zakresie.

Sam nie wiem, czy ta dodatkowa transformacja będzie udana - ale lubię eksperymenty :D

Link to comment
Share on other sites

W przerwie między zajęciami usiadłem i zrobiłem model wyliczający obraz SHO na podstawie obrazu z filtra OPT Triad Ultra Quad Band w połączeniu z losowo wybraną kamerą, czyli konkretnie ASI294MC ;)

 

Założenia:

 

- producent nie kłamie i filtr ma takie transmitancje, jak na symulowanym obrazku dostępnym np. tutaj:

https://www.astroshop.pl/filtr-uhc/opt-filtr-triad-ultra-quad-band-narrowband-filter-2-/p,61632

 

- producent nie kłamie i kamera ma takie czułości, jak na obrazku udostępnianym tutaj:

https://astronomy-imaging-camera.com/product/asi294mc-pro-color

 

- stosunek intensywności Ha do Hb jest stały i wynosi 2.3. Dotarłem do publikacji, w której piszą, że zmienia się w zakresie od 1.85 do 2.85 i zależy od gęstości ośrodka. Przyjąłem wartość pośrednią.

 

I oto co wyszło. Konkretnie jest to macierz transformacji sygnału RGB do SHO:

image.png.287bfe6878030067bd5181ca5f7ef331.png

 

Współczynniki nie są tak dramatyczne jak to przedstawił wcześniej Bartek, choć oczywiście widać, że rzecz ma sens tylko po zebraniu odpowiednio dobrego materiału. Niemniej: da się!

  • Confused 1
Link to comment
Share on other sites

15 minut temu, dobrychemik napisał:

- stosunek intensywności Ha do Hb jest stały i wynosi 2.3. Dotarłem do publikacji, w której piszą, że zmienia się w zakresie od 1.85 do 2.85 i zależy od gęstości ośrodka. Przyjąłem wartość pośrednią.

Pisałem już o tym....

https://astropolis.pl/topic/79345-jakim-pasmem-widzimy-mgławice-wizualnie/#comment-908973

 

Edited by Marek_N
Link to comment
Share on other sites

Dzięki Marku.

Na szczęście model zbudowałem tak, że wystarczy w jednym miejscu wprowadzić stosowny parametr będący stosunkiem intensywności obu pasm wodorowych. Żaden problem poprawić w kilka sekund.

W ten sam sposób sparametryzowane są filtr i kamera, by łatwo całość modyfikować.

Link to comment
Share on other sites

23 minuty temu, dobrychemik napisał:

wystarczy w jednym miejscu wprowadzić stosowny parametr będący stosunkiem intensywności obu pasm wodorowych. Żaden problem poprawić w kilka sekund.

To jest parametr (zresztą bardzo istotny w astrofizyce) który się wyznacza, mierząc intensywność obu pasm emisji wodoru.

 

http://english.shao.cas.cn/ns/es/201702/t20170227_174381.html

W020170227327510304574.png.c213e60fc2d0d75de8615fd75be6a673.png

Edited by Marek_N
Link to comment
Share on other sites

O, to świetnie. Skoro zostało to już zbadane i zmapowane, to czemu nie skorzystać podczas obliczeń. Dobra wiadomość, dzięki.

Biorąc pod uwagę, że w astrofotografii amatorskiej mało kto przejmuje się wiarygodnym balansem kolorów, a w wersji SHO to już niemal wcale, to pewne przekłamania wynikłe z niedokładności tego czynnika są zupełnie bez znaczenia.

Edited by dobrychemik
Link to comment
Share on other sites

3 minuty temu, dobrychemik napisał:

Jest jeszcze jeden problem: czy chociaż jedna sztuka opt quad banda jest w Polsce? Pewnie nie, więc chyba to taka tylko wprawka obliczeniowa.

 

Najpierw teoria, potem praktyka :D

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

 Share

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.
  • Our picks

    • Migracja Astropolis na nowy serwer - opinie
      Kilka dni temu mogliście przeczytać komunikat o wyłączeniu forum na dobę, co miało związek z migracją na nowy serwer. Tym razem nie przenosiłem Astropolis na większy i szybszy serwer - celem była redukcja dosyć wysokich kosztów (ok 17 tys rocznie za dedykowany serwer z administracją). Biorąc pod uwagę fakt, że płacę z własnej kieszeni, a forum jest organizacją w 100% non profit (nie przynosi żadnego dochodu), nie znalazłem w sobie uzasadnienia na dalsze akceptowanie tych kosztów.
        • Thanks
        • Like
      • 56 replies
    • Droga Mleczna w dwóch gigapikselach
      Zdjęcie jest mozaiką 110 kadrów, każdy po 4 minuty ekspozycji na ISO 400. Wykorzystałem dwa teleskopy Takahashi Epsilon 130D i dwa aparaty Nikon D810A zamocowane na montażu Losmandy G11 wynajętym na miejscu. Teleskopy były ustawione względem siebie pod lekkim kątem, aby umożliwić fotografowanie dwóch fragmentów mozaiki za jednym razem.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 48 replies
    • Przelot ISS z ogniskowej 2350 mm
      Cześć, po kilku podejściach w końcu udało mi się odpowiednio przygotować cały sprzęt i nadążyć za ISS bez stracenia jej ani razu z pola widzenia. Wykorzystałem do tego montaż Rainbow RST-135, który posiada sprzętową możliwość śledzenia satelitów.
      Celestron Edge 9,25" + ZWO ASI183MM. Czas ekspozycji 6 ms na klatkę, końcowy film składa się z grup 40 klatek stackowanych, wyostrzanych i powiększonych 250%.
      W przyszłości chciałbym wrócić do tematu z kamerką ASI174MM, która z barlowem 2x da mi podobną skalę, ale 5-6 razy większą liczbę klatek na sekundę.
      Poniżej film z przelotu, na dole najlepsza klatka.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 72 replies
    • Big Bang remnant - Ursa Major Arc or UMa Arc
      Tytuł nieco przekorny bo nie chodzi tu oczywiście o Wielki Wybuch ale ... zacznijmy od początku.
       
      W roku 1997 Peter McCullough używając eksperymentalnej kamery nagrał w paśmie Ha długą na 2 stopnie prostą linie przecinajacą niebo.
       
      Peter McCullough na konferencji pokazał fotografię Robertowi Benjamin i obaj byli pod wrażeniem - padło nawet stwierdzenie: “In astronomy, you never see perfectly straight lines in the sky,”
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 16 replies
    • Jeśli coś jest głupie, ale działa, to nie jest głupie - o nietypowych rozwiązaniach sprzętowych
      Sformułowanie, które można znaleźć w internetach jako jedno z "praw Murphy'ego" przyszło mi na myśl, gdy kolejny raz przeglądałem zdjęcia na telefonie z ostatniego zlotu, mając z tyłu głowy najgłośniejszy marsjański temat na forum. Do rzeczy - jakie macie (bardzo) nietypowe patenty na usprawnienie sprzętu astronomicznego bądź jakieś kreatywne improwizacje w razie awarii czy niezabrania jakiegoś elementu sprzętu  Obstawiam, że @HAMAL mógłby samodzielnie wypełnić treścią taki wątek.
        • Haha
        • Like
      • 43 replies
×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.