Jak uratować zdjęcie za pomocą sigma-stackingu.

Koniec ze śladami satelitów!

Samoloty i satelity są dla astrofotografów utrapieniem. Ale czy naprawdę trzeba wyrzucać takie klatki?

Każdy, kto zaczyna przygodę z fotografią głębokiego nieba, szybko poznaje pewien problem, kiedy spora część klatek "ozdobiona" jest brzydkimi liniami. Samoloty i satelity są utrapieniem dla astrofotografów, gdy przelatują przez pole widzenia kamery i niszczą żmudnie zebrane na klatkach dane. Ale czy rzeczywiście konieczne jest całkowite odrzucenie tych klatek?

Programy do obróbki danych na zdjęciach astronomicznych oferują killka różnych metod stackowania, by połączyć serię klatek w jeden sumaryczny obraz. Najprostszym wariantem jest średnia, w której wartości jasności piksela ze wszystkich pojedynczych klatek są w równych proporcjach uwzględniane w wartości końcowej. Jeśli więc kilka klatek zostanie uśrednionych, jasność śladu satelity zostanie zmniejszona, ale należałoby połączyć absurdalnie dużą liczbę klatek, aby ślad zniknął.

Inną możliwością jest tak zwana mediana. Tutaj wszystkie wartości jasności dla każdego piksela są sortowane według wielkości i wybierana jest wartość środkowa. Przykładowo, jeśli mam pięć klatek z wartościami jasności piksela 9, 201, 7, 5 i 11, mediana wynosi 9. Na dugiej klatce satelita przesunął się nad pikselem – został więc skutecznie odsortowany z danych. W ten sposób można by już znaleźć sposób na wykorzystanie klatek ze śladami satelitów.

Jednak mediana prowadzi do gorszych wyników niż średnia. Można to łatwo zilustrować następującymi wartościami z naszych pięciu fikcyjnych klatek: 9, 9, 9, 9, 10. Taki scenariusz mógłby odpowiadać słabej odnodze mgławicy lub ramieniu pyłowemu galaktyki, gdzie bardzo rzadko rejestrowany jest foton – w tym przypadku tylko jeden foton na ostatniej klatce. Reszta z wartością 9 stanowiłaby stałą jasność nieba. Średnia w tym przypadku wykazywałaby jeszcze lekkie rozjaśnienie z wartością 9,2, natomiast mediana wyniosłaby 9. Słabe fragmenty obiektów "cierpią" więc przy stackowaniu medianą. Dopiero przy bardzo wielu klatkach jej wartość zbliża się do średniej, ale nigdy do końca jej nie osiąga.

Aby to osiągnąć, najpierw wyznacza się medianę m wartości. Jest ona bardziej odpowiednia niż wartość referencyjna, ponieważ jest bardziej odporna na zakłócenia niż średnia. Odchylenie standardowe σ rozkładu wartości jest wykorzystywane jako wymagana teraz wartość progowa. Ściśle rzecz biorąc, stosuje się wielokrotność κσ (z reguły κ ≈ 2) którą można również ustawić w niektórych programach, ponieważ zakres [m - σ, m + σ] zawiera jedynie około 68% wartości. Wtedy warunek byłby zbyt rygorystyczny i zbyt duża część zebranych danych zostałaby odsortowana. Wszystkie wartości piksela, które teraz leżą poza przedziałem, zostają odrzucone. Na koniec, z pozostałych wartości piksela obliczana jest średnia. W ten sposób znikają ślady satelitów i można uzyskać bardzo dobre rezultaty.

Należy jednak o czymś pamiętać: liczba klatek do uśrednienia nie może być zbyt mała. Jeśli, na przykład, masz tylko trzy klatki, odchylenie standardowe jest zbyt duże i ślad nie zostanie czysto usunięty; jest to skuteczne dopiero od pięciu klatek. Należy również zauważyć, że ślad satelity nie jest linią absolutnie ostrą, ale ma miękkie krawędzie. Naprawdę dobre rezultaty osiąga się czasami dopiero przy stackowaniu więcej niż pięciu klatek. W trudnych przypadkach sprawdza się zmiana współczynnika skalowania κ.

Pokazuje to, że klatki ze śladami satelitów lub podobnymi zakłóceniami mogą być wciąż wykorzystane. Jeśli stackujesz co najmniej pięć klatek, można je z powodzeniem usunąć za pomocą sigma-stackingu. Oprócz satelitów i samolotów można w ten sposób usuwać także "kosmitów". Dwa darmowe programy, które oferują sigma-stacking, to Fitswork i Regim.

Autor: Mario Weigand / Licencja: Oculum-Verlag GmbH