1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Al termine di una stagione particolarmente avara, ho pensato di fare un consuntivo, questa volta usando un punto di vista diverso.
Durante la stagione la nostra (io e Guidi) attenzione è stata data alla risoluzione, elaborando in canali R in modo da estrarre il massimo dettagli che siamo stati capaci. Facendo così, però, i canali G e B (con il seeing Italiano) non sono mai stati all'altezza del canale R. Usando canali con risoluzione diversa il risultato estetico di una tricromia (specie se RRGB) lascia un poi' a desiderare.

In questo riassunto finale vorrei invece mettere l'enfasi sulla qualità (nel senso di somiglianza alla visione all'oculare) delle immagini. Perciò, ho rivisto i raw che avevo e li ho elaborati con lo scopo di produrre degli RGB.

Come? Sostanzialmente usando lo stesso identico processo, con una piccola differenza soltanto per quanto riguarda la deconvoluzione iniziale.

Ecco il processo che uso. Questo che segue è il codice Mathematica che ho usato (chi ha Mathematica può rifare la stessa cosa, chi ha mtalab può adattare il codice).

1) Primo passa a partire dal raw è una deconvoluzione, con un raggio r da scoprire, il cui scopo è quello di recuperare parte della sfocatura prodotta dalla turbolenza. Il comando che segue applica una deconvoluzione con una PSF gaussiana di raggio r al raw (ovviamente bisogna prima caricare nel simbolo raw l'immagine grezza). Il raggio di deconvoluzione è circa quello della PSF turbolenta. Per me ha funzionato r=2-2.2 pixel per il canale R (dato un campionamento di 0.1" significa circa 0.4-0.5" FWHM). Per il canale G ho dovuto usare r=2.6 e per B circa r=3. E' facile scoprire r, perché se è troppo grande viene fuori una buccia d'arancia. Se è troppo piccolo non ha effetto. In pratica si sceglie r il più grande valore che non produce buccia d'arancia nell'immagine finita.

im= ImageDeconvolve[raw, GaussianMatrix[r]]

2) Con il passo precedente si recupera un po' del danno fatto dal seeing. A questo punto si può aumentare il contrasto. Io lo faccio applicando una maschera unsharp così:

im=ImageAdjust@Image[50 Clip[ImageData@im - (1 - 1/50) ImageData@GaussianFilter[im, 2.], {0, 1}]]]

In sostanza sottraggo dall'immagine convertita in una matrice di livelli (ImageData[/b]@im) i livelli della stessa immagine sfuocata di 2 pixel. Aumento il tutto 50 volte. Questo dovrebbe essere circa equivalente a passare una maschera di contrasto con raggio 2 pixel e "intensità" 50. http://en.wikipedia.org/wiki/Unsharp_masking
Questa operazione alza il contrasto in maniera uniforme su tutte le frequenze. Fino a 50 volte sulle frequenze più fini, che diventano visibili con un effetto pepe e sale finissimo. Sarebbe rumore ma visivamente dà l'impressione di dettagli finissimi al limite della percezione. Quindi cercando un impatto visivo è meglio lasciarlo.

A questo punto il canale è pronto. Ho elaborato tutti i canali allo stesso modo (eccetto il raggio di deconvoluzione che va adattato al seeing del canale).
Così facendo si aumenta il contrasto con la stessa curva. Che è la precondizione per ottenere una immagine "naturale". Il secondo accorgimento, che influisce sul bilanciamento del bianco, è regolare i livelli in modo tale che il punto più luminoso sia al 100%. Questo Mathematica lo fa con il comando ImageAdjust. La logica che sta dietro a questa operazione è che, se nell'immagine c'è un punto bianco, allora questo è al 100% su ogni canale. Imponendo che il punto più luminoso sial al livello massimo su ogni canale si opera quindi un bilanciamento automatico del bianco.

Riprese disponibili. In questa stagione, i giorni in cui sono state fatte riprese da Marco Guidi sono stati:

02/11/2014
02/02/2015
11/02/2015
18/02/2015
19/02/2015
10/03/2015
12/03/2015

La stagione non è ancora finita (Giove è circa 40", era 36" il 2/11/14). Forse (meteo permettendo) si potrà aggiungere qualche cosa. Comunque, resta il fatto che ci sono state in tutto 7 notti utili, e questo dice molto sulla stagione.

Nei prossimi post presenterò gli RGB che si possono ottenere da queste 7 notti.

Ciao Xeno,
secondo me pochi astrofili usano mathematica. Sarebbe interessante capire se le cose che fai con quel programma si possono ripetere con i vari programmi più comuni nel nostro ambiente, come iris o registax ecc.

Ciao,

Kapp

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De kappellatis non disputandum est

Stelle già dal tramonto ci confondono il cielo a frotte, nubi meticolose nell'insegnarti la notte
Telescopi: Reginato Supermaser 20", CPC11, pentax 105 e 75.
Oculari: pentax xw, Nagler, Delos, takahashi tpl, zoom Svbony 3-8 e 8-20
Torretta binoculare maxbright 2 e televue binovue.

02/11/2014

In questa occasione le riprese sono state fatte nel modo classico, con filmati della lunghezza di circa 50 secondi.

Ci sono 6 ser RGB. Sfortunatamente non tutti hanno la stessa qualità, e ancora più sfortunatamente, può capitare che un set con R e B buono abbia G balordo. In sostanza di 6 terne ce ne sono due che si salvano avendo tutti e tre i canali accettabili (ovviamente si potrebbe derotare anche canali lontani nel tempo, ma in questo caso procedo con il metto classico, di combinare un set di canali presi a breve distanza).

Il primo set buono in tutti i canali è quello delle 6 e 16 minuti (ora italiana). Allego RGB e RRGB (quest'ultimo solo per fare alcune considerazioni più avanti).




Il secondo set buono è stato quello delle 6 40.




Devo dire che questa elaborazione è fatta per ottimizzare l'RGB. Nell'RRGB è stato necessario usare un filtro anti rumore (in alternativa avrei dovuto elaborare i canali diversamente, ma ho tagliato corto perché l'RRGB mi servirà solo per qualche considerazione dopo).

Da osservare che al momento delle riprese Giove era 36.6" (adesso è 39.4", quindi c'è ancora un po' di tempo...).

Da notare anche che l'immagine delle 6.40 è migliore (il migliore R il migliore G e il migliore B non sono però in questa terna e si potrebbe fare ancora meglio derotandoli, ma sono separati da un bel po' di tempo).

Lo so. Ho pensato che comunque postare il codice è sempre meglio che spiegare a parole. Comunque in questo processo i passi sono due:

1) si fa una deconvoluzione con PSF gaussiana. Si provano diversi raggi (circa 2 pixel). Se il raggio è troppo piccolo non ha effetto, se troppo grande produce buccia d'arancia (si vede dopo il passo 2). Quindi con qualche tentativo si scopre il valore giusto.

2) si fa una maschera di contrasto con raggio intorno a 2 pixel (se si fa più grande scompare l'ffetto pepe e sale che però visivamente dà l'impressione di dettaglio finissimo). e si regola l'intensità al valore che si vuole. Il passo 2 deve essere lo stesso per tutti e tre i canali (per avere una immagine simile al visuale:quelli dovrebbero essere i colori reali ).

2b) si finisce il 2 con un bilanciamento automatico del bianco che si ottiene regolando i livelli in automatico in modo che il il punto più chiaro sia al 100% su ogni canale.

Infine questa è una elaborazione alternativa che si differenzia da quella sopra per:

- la PSF è troncata a 4r (prima era troncata a 2r)
- il raggio della maschera di contrasto è 1 pixel troncato a 4 (prima era 2 pixel troncato 4).
- dopo la composizione dell'RGB (o RRG) è stat applicata una maschera di acutanza e un leggero filtro antirumore che nell'insieme sono solo cosmetici, ma forniscono una migliore impressione visiva.




A questo punto io sarei per dire che l'RGB è preferibile visivamente. Ha quasi lo stesso dettaglio ma è molto più "naturale".

E' facile intuire poteva lavorare nella direzione di un RRGB (c'era la possibilità di fare tutte altre scelte, che avrebbero fornito una "brutta" immagine ma con l'impressione di essere sia a colori e sia piena di dettagli).
A questo punto le mia considerazioni sono però queste. 1) se si vuole vedere la risoluzione tanto vale guardare il canale R. 2) un RRGB è molto difficile da valutare (è essenzialmente una illusione di risoluzione che non c'è). 3) un RRGB ha i colori sbagliati. 4) tanto vale osservare il canale R se si desidera valutare la risoluzione o osservare un RGB con colori realistici se si desidera vedere una immagine simile a quella che si vede dal vivo.

Per completezza, posto anche i tre canali (si vede che il seeing non doveva poi essere così buono, dato il degrado del canale B).

02/02/2015

Questa data ha segnato un cambio di strategia. Abbiamo introdotto per la prima volta filmati da 5 minuti (direttamente dati in pasto ad AS2). C'è un solo set RGB, ma nei 5 minuti escono abbastanza frame da comporre un raw poco rumoroso. Per altro c'era qualche altra cosa da mettere a posto con questa tecnica (in particolare ai lati), L'immagine è stata questa (forse pure migliorabile). Giove a 45.3". Sempre un RGB poi passato con una maschera di contrasto e una spolverata cosmetica anti rumore.

18/02/2015 (salto il giorno 11/02 perché aspetto che Guidi mi dia l'orario esatto dei raw).

In questo caso siamo scesi a tre minuti di ripresa. Il rumore aumenta un po'.
Sono stati ripresi 4 B, 4 G, 3 R e un IR. Ci sono due R buoni, 3 G buoni e 1 B buono. L'unico set RGB (fatto di tre canali accettabili e vicini nel tempo) è attorno a mezzanotte.

Avevo già postato questa, ma non con una elaborazione fatta apposta per un RGB (al solito dopo WJ una maschera di contrasto e un lieve filtro anti rumore).




Il B è abbastanza scarso (ma l'immagine si salva perché R e G contano di più).

Ho provato anche a unire i due R derogati e i due G derotati e poi fare un RGB (con il primo r fatto dai due R e il G fatto dai due G). Ne è uscito questo, che non è migliore per due motivi: a) R+R e G+G non si allineano perfettamente; quindi si riduce iil rumore ma si perde un po' di segnale; b) WJ lascia delle fasce grigie nelle parti che vengono da dietro l'orizzonte, che a loro volta causa gli sbilanciamenti cromatici verso i lati.

Morale della favola: meglio lavorare con filmati lunghi che con brevi derotati e sommati.

E questa la versione "naturale", così come esce da WJ (senza maschera di contrasto successiva e senza filtro anti-rumore). Per i colori tenui, mi ricorda la visione all'oculare.

19/02/2015

Questa volta Marco ha acquisito a 0.13" per pixel (contro 0.09" per pixel del giorno prima). E' stata una mia richiesta (volevo fare alcune misure sugli spettri con un rapporto S/N migliore).
Il 19 è forse stato ili giorno migliore, come seeing. Però a 0.13" per pixel non siamo riusciti a sfruttarlo del tutto.

Comunque ecco qua: ci sono 5 set RGB (in totale 15 filmati di tre minuti) e due IR. Il grafico qua sotto mostra la qualità (stimata sugli spettri) dei 17 raw ottenuti (il colore marrone indica gli IR). I punti in basso indicano raw di buona qualità. Più in alto si va e peggiore è la risoluzione.



Alcune considerazioni, prima di passare a vedere gli RGB.
1) Nel primo set i canali R e B sono buoni, pure IR (sono il primo punto rosso a sinistra, poi il bluy, poi il marrone). Disgraziatamente il G è il peggiore di tutto. Il primo set RGB è rovinato perché uno dei trte canali è andato male!
2) Negli altri casi, succede facilmente che il migliore R non sia nel set del miglior B ecc. ecc.

Dimenticavo di dire che in questa occasione abbiamo fatto diverse prove usando la funzione Drizzle (alcune anche le volte precedenti). Ci sono dei vantaggi, però qui procedo con i raw sommati senza drizzle.

Questo è RGB 4.



PS Commento: ovviamente sul canale R è stata raggiunta una risoluzione di gran lunga maggiore, ma se si vuole combinare i canali in maniera visivamente efficace (in un RGB) occorre tenere conto della risoluzione inferiore di G.

PPS sottolineo che quesito colori vengono fuori con il processo sopra detto (2 - stesso boost di contrasto sui tre canali e 2b bilanciamento automatico del bianco). Non sono corretti in nessun modo e, posto che la camera non sia sbilanciata nei tre canali, questi dovrebbero essere i "veri" colori, o almeno la procedura cerca di ottenere questo.