Month: août 2016

Le Prétraitement / Pre-processing avancé sous Pixinsight

Le préprocessing consiste à calibrer, aligner et empiler les images brutes obtenues avec votre APN ou votre CCD.

• Calibrer (Calibrate) : Permet de corriger toutes sortes d’aberrations (bruit de lecture et de chaleur, taches sur le capteur, vignettage etc) en soustrayant des fichiers appelés dark, offset (ou biais) et des flats.
• Aligner (Registering) : Une fois la calibration effectuée, la seconde étape est d’aligner chaque image entre elles.
• Empiler (stacking): Une fois les images alignées, l’empilement peut être réalisé.

Dans ce tutoriel nous allons pouvoir :

Calibrer, aligner et empiler nos images grâce aux différents processus de Pixinsight sans passer par le script automatisé Batch Préprocessing. Cette technique permet de régler au mieux les différents paramètres, et est plus optimale. Elle permet aussi de faire un prétraitement sur des images brutes qui proviennent de nuits différentes (avec donc des darks, biais et flats différents)

Selectionner à l’aide d’un script les meilleures images

PREREQUIS
Il est nécessaire d’avoir suivi le tutoriel Créer des masters Dark, Biais et Flat avec Pixinsight et d’avoir réalisé les masters DARK, BIAIS et FLAT.

1ère étape : Calibrer les images brutes (LIGHT)

Une fois les masters DARK, BIAIS et FLAT réalisés, il faut désormais soustraire ces masters à chaque image brute afin de corriger les pixels chauds et froids, ainsi que les taches sur le capteur et le vignettage.
Pour cela, ouvrez Process > ImageCalibration > ImageCalibration

integrationlight

• Dans Add Files, ajoutez vos fichiers brutes
• Dans Output directory, indiquez une adresse de stockage des futurs images calibrées en cliquant sur l’icône « dossier »
• Dans la partie Master Biais, ouvrez votre master BIAIS réalisé à l’étape précédente. Décochez l’option Calibrate, qui est seulement utile si vous n’avez pas calibrer votre Biais à l’étape précédente
• Faîtes de même avec le Master Dark et le master Flat, tout en décochant l’option Calibrate. Dans CFA pattern detection, assurez vous d’avoir l’option Detect CFA si vous utilisez un reflex ou une caméra couleur. Cette option va permettre à Pixinsight de décoder correctement la matrice de bayer.
• Lancez la calibration en cliquant sur le rond en bas à gauche. Des images avec le suffixe _c seront créées dans le dossier de destination.

2ème étape : Sélectionner les meilleures images calibrées

Une fois calibrées, vos images n’auront pour autant pas la même qualité entre elles (changement de qualité de ciel, humidité, nuages etc). Il faut donc sélectionner et ponderer les meilleures images.
Pour cela, ouvrez Script > Preprocessing > SubframeSelector

• Dans Add files, ajoutez vos fichiers fraichement calibrés.
• Dans Subframe Scale, rentrez votre échantillonnage, pour rappel : Echantillonnage = 206 x Pixel de la CCD (μm) / Focale du téléscope (mm)
Pour exemple avec une Atik 383 et un newton 200/800 :
Echantillonnage = 206 x 5,4 / 800 = 1,39 pixels d’arc !
• Dans Camera Gain, rentrez le gain de votre caméra. Pour le connaître, vous pouvez utiliser le script Basic CCD Parameters de Pixinsight (tutoriel à venir). Vous pouvez aussi rentrer une valeur proche de celle mesurée pour la caméra que vous utilisez. Cette valeur est souvent donnée par la marque ou dans les forums spécialisés.
• Dans Scale Unit, prenez l’option Arcseconds
• Dans la section Star Detection and Fitting, mettez la valeur de « 4 » à Star Detection Layers et « 2 » à Noise Reduction Layers.
• Cliquez maintenant sur le bouton Measure. Le processus est assez long.

• Une fois fini, un tableau apparait avec les statistiques de chaque image. Vous pouvez désormais appliquer des restrictions afin de garder les meilleures images. Pour cela, dans la section Expressions puis Approval, vous pouvez rentrer des conditions. Dans mon cas, je veux garder les images avec les meilleures FWHM ( FWHM < 3.4 ) et dont l'excentricité des étoiles (c'est à dire la rondeur) est inférieure ou égale à 0.8. Normalement il est considéré que les images avec des étoiles rondes ont une excentricité inférieure à 0.5, ce qui indique dans mon cas que mes images ont souffert d'un allongement.

J’indique donc dans Approval :

FWHM < 3.4 && Eccentricity <= 0.8

• Comme vous pouvez le voir sur le graphique, les images rejetées portent une croix tandis que les images choisies ont un point.

• Optionnel : Une autre manière de sélectionner ses images est d’affecter à chaque image un « poids » customisé. Ce poids aura pour paramètres la FWHM et l’excentricité comme avant, avec en plus le SNRweight (rapport signal/bruit). Dans mon cas c’est utile, je commençais mes poses très tot le soir, les lumières de la ville, ainsi qu’une nuit pas totalement noir en début de soirée limitait ce rapport.
Après de nombreuses lectures, il semble y avoir une formule afin de rendre la selection simple (copiez la dans Weighting) :

(10*(1-(FWHM-5.209)/(6.360-5.209)) + 10*(1-(Eccentricity-0.6066)/(0.7352-0.6066)) + 30*(SNRWeight-2.178)/(2.343-2.178))+50​

Vous souhaitez privilégier le rapport signal sur bruit par rapport à la FWHM ? Changez « 30 » avec une valeur plus élevée.
Vous souhaitez privilégier la FWHM ? Changez le premier « 10 » avec une valeur plus élevée.
Vous souhaitez privilégier l’excentricité ? Changez le deuxième « 10 » avec une valeur plus élevée.

• Une fois votre formule choisie, dans Approval indiquez  » Weight > XXX ». XXX étant le « Weight » calculé qui vous convient. Plus le score est haut, plus les images sont bonnes.
• Vous pouvez voir sur la figure que les premières poses sont rejetés (ciel pas assez noir = rapport signal/bruit faible), que les poses en milieu de série sont sélectionnées et que les poses en fin de session sont rejetées (FWHM moins bonnes).
• Dans la section « Output », indiquer un « FITS keyword », par exemple « POIDS »
• Il ne vous reste plus qu’à cliquer sur Output Subframes et indiquez un dossier de destination où seront enregistrés les images choisies.

3ème étape : Aligner les images calibrées et sélectionnées

L’étape suivante est l’alignement, pour cela ouvrez Process > ImageAlignment > StarAlignment

• Dans Reference image, choisissez une des images que vous venez d’exporter avec SubframeSelector
• Dans Target Images, ajoutez l’ensemble de vos fichiers avec Add Files
• Dans Output Images, puis Output directory, choisissez votre répertoire de destination.
• Normalement les réglages par défaut fonctionnent dans la plupart des cas. Pour lancer l’alignement, cliquez sur le rond en bas à gauche.

4ème étape : Empiler les images alignées

Dernière étape, cette fois-ci il suffit d’empiler les images afin de produire l’image prétraitée.

• Ouvrez Process > ImageIntegration > ImageIntegration

• Dans Add files, ajoutez vos fichiers alignés.
• Dans la section Image Integration, choisissez la combinaison Average.
• Dans Normalization, prenez Additive
• Dans Weights, choisissez FITS Keyword et indiquez le mot clé « POIDS » défini auparavant.
• Dans Pixel Rejection (1), prenez l’algorithme Averaged Sigma Clipping et désactivez Clip Low Range
• Dans Pixel Rejection (2), laissez les paramètres par défauts (Sigma Low à 4 et Sigma High à 2). Si à la suite de l’empilement vous avez encore des rayons cosmiques, veuillez baisser les Sigma Low (typiquement 2.5) et Sigma Hight (1.5) et ainsi de suite. Attention cependant à ne pas avoir la main lourde, plus vous baissez les valeurs de sigma et plus vous supprimez, certes les défauts, mais aussi du signal.
• Cliquez sur le rond en bas à gauche. Le processus est long. Une fois fini, 3 images seront ouvertes (Low Rejection, High Rejection et Integration). Vous pouvez sauvegarder ce dernier en .xisf en allant dans Files > Save As

Vous venez de terminer le processus de prétraitement ! Vous pouvez visualiser votre image rapidement en allant dans Process > All Proccesses > ScreenTransferFunction
Cliquez d’abord sur le cadenas pour délier les canaux couleurs (cercle rouge) et ensuite sur le symbole radioactif (cercle vert).

visu

Créer des masters Dark, Biais et Flat avec Pixinsight

Dans ce tutoriel nous allons pouvoir :

• Créer des masters darks / offset / flats, afin de pouvoir les réutiliser dans le cas d’un imageur à température régulée.

1ère étape : Créer les masters darks / biais

Il est intéressant de réaliser des masters darks et biais (offset) lorsque nous sommes équipés de CCD à températures régulées, ces dernières évitent de devoir refaire des darks et offset à chaque prise de vue. Ils permettent donc de poser plus longtemps chaque nuit et aussi de réaliser des bibliothèques de masters contenant un très grand nombres de darks/offsets empilées (jusqu’à plusieurs centaines).
Les darks et offsets à même température ne diffèrent pas d’un jour à l’autre même s’il existe cependant des disparités au fil des mois et années, suivant l’utilisation intensive ou non de la caméra.

Dans pixinsight, aller dans Process > ImageIntegration > ImageIntegration :

• Cliquer sur Add Files et choisissez vos fichiers Darks
• Dans l’onglet Image Integration, preferez l’option « No normalization »
• Dans Weight, prenez l’option « Don’t care (all weights = 1) ». Cette option permet d’empiler tous les darks sans pondérer les images (option qui est seulement utile pour les « Light »).
• Activer « Generate integrated image »

• Dans Pixel Rejection (1), utilisez l’algorithme « Winsorized Sigma Clipping » si vous avez plus d’une dizaine de dark à empiler. Il est nécessaire de rejeter certains pixels afin de supprimer les éventuels rayons cosmiques provenant de l’imageur.
• Une nouvelle fois, prenez l’option « No normalization ».
• Activez Clip high range.
• Dans Pixel Rejection (2), prenez au minimum des valeurs de Sigma Low et High de 3 ou 4 (pouvant aller jusqu’à 8/9 suivant la performance de la caméra utilisée). Les valeurs par défaut sont généralement satisfaisantes. Notez que plus vous diminuez ces valeurs, et plus vous rejetez des pixels !
• Pour le reste, laissez les options par défaut de Pixinsight, comme sur l’image.
• Dernière étape, cliquez sur le rond en bas à gauche de la fenêtre afin de lancer le processus. Le temps nécessaire à la réalisation de ce processus dépend grandement du poids et de la résolution des images, du nombre d’image à empiler et de la machine de calcul.
Une fois fini, Pixinsight va ouvrir 3 images : Low rejection dark et High rejection dark (qui sont les pixels rejetés) et le Master Dark. Sauvegardez ce dernier au format .xisf dans le dossier de votre choix : File > Save as

Pour réaliser le Master Bias (offset) l’étape est rigoureusement la même ! Remplacez juste vos fichiers Dark par vos fichiers Biais.

2ème étape : Créer le Master Flat

Cette étape se fait en 2 temps. Dans un premier temps il faut soustraire pour chaque flat le master Dark et le master Biais. Pour réaliser ceci, cliquer sur Process > ImageCalibration > ImageCalibration.

• Cliquer sur Add Files, choisissez vos fichiers flats.
• Dans Output Directory, choisissez votre dossier de destination où vos fichiers flats calibrés seront enregistrés.
• Activez Master Biais et choisissez votre fichier master Biais fraichement empilé. Activez l’option Calibrate.
• Activez Master Dark et choisissez votre fichier master dark fraichement empilé. Activez l’option Calibrate et Optimize.
• Cliquez sur le rond en bas à gauche de la fenêtre afin de lancer le processus.

Ensuite, il faut intégrer l’ensemble des flats calibrés. Pour faire ceci, aller dans Process > ImageIntegration > ImageIntegration :

• Cliquer sur Add Files, choisissez vos fichiers flats calibrés par Pixinsight.
• Dans l’onglet Image Integration, préférez l’option « Multiplicative »
• Dans Weight, prenez l’option « Don’t care (all weights = 1) ».
• Activer « Generate integrated image »
• Dans Pixel Rejection (1), utilisez l’algorithme Percentile Clipping.
• Dans Normalization, prenez l’option « Equalize fluxes ».
• Activez Clip high range
• Dans Pixel Rejection (2), mettez une valeur très basse à Percentile Low et Percentile High, typiquement en dessous de 0.020.
• Pour le reste, laissez les options par défaut de Pixinsight, comme sur l’image.
• Une fois terminé, Pixinsight va ouvrir 3 images : Low rejection flat et High rejection flat et le Master Flat. Sauvegardez ce dernier au format .xisf dans le dossier de votre choix : File > Save as

Sur la console, vous pouvez observer les statistiques des pixels rejetés. Pour exemple :

Total : 332218 0.020% ( 2657 + 3986 = 0.008% + 0.012% )

332218 correspond au nombre de pixels total de l’image intégrée
0.020% le pourcentage de pixels rejetés (défini par le percentile clipping)
2657 le nombre de pixels rejetés dans les basses valeurs et 3986 le nombre de pixels rejetés dans les hautes valeurs.

Le prétraitement / Pre-processing automatisé sous Pixinsight

Le préprocessing consiste à calibrer, aligner et empiler les images brutes obtenues avec votre APN ou votre CCD.

• Calibrer (Calibrate) : Permet de corriger toutes sortes d’aberrations (bruit de lecture et de chaleur, taches sur le capteur, vignettage etc) en soustrayant des fichiers appelés dark, offset (ou biais) et des flats.
• Aligner (Registering) : Une fois la calibration effectuée, la seconde étape est d’aligner chaque image entre elles.
• Empiler (stacking): Une fois les images alignées, l’empilement peut être réalisé.

Sous Pixinsight, il est possible de réaliser ces 3 étapes facilement grâce au script Batch Preprocessing. Il est important de préciser que ce script ne produit pas les résultats optimums (au niveau du rapport signal/bruit), cependant le résultat donné est très bon et ne nécessite pas de passer des heures à trouver les bons paramètres! Pour l’utiliser aller dans Script > Batch Processing > Batch Preprocessing

Le script Batch Preprocessing

• Dans Add Biais, ajouter l’ensemble de vos fichiers Offset.
• Dans Add Darks, ajouter l’ensemble de vos fichiers Darks.
• Dans Add Flats, ajouter l’ensemble de vos fichiers Flats.
• Dans Add Light, ajouter l’ensemble de vos fichiers correspondants à votre objet céleste.
Important ! Si vous avez une caméra couleur (reflex ou CCD couleur), cocher la case CFA images afin de décoder correctement vos image raw (brutes).
• Dans Registration Reference Image, choisissez une image référence de votre objet céleste, généralement une image “propre“, avec des étoiles rondes.
• Dans Output Directory, choisissez un dossier où seront enregistrés le résultat du préprocessing. Trois dossier seront créés automatiquement dans ce dossier. Un dossier Calibrate, ou vos images seront convertis en .fit (format standard) et avec un suffix (généralement _c) indiquant que votre image brute à été calibrée. Un dossier Registered, où vos images porteront un autre suffixe (généralement _r) indiquant que vos images auront été alignés entre elles. Enfin un dossier nommé Master où seront stocker le résultat de l’empilement de votre master_dark et master_biais, ainsi qu’évidemment le résultat de l’empilement de l’ensemble de vos images prétraitées (nommée light_xxx.xisf).

Il suffit d’appuyer sur Run pour lancer le prétraitement, et c’est tout !
Le processus de prétraitement peut prendre du temps, proportionnel aux nombres d’images que vous voulez empiler et suivant votre machine, cela peut prendre quelques minutes à plusieurs heures.
Pour ouvrir votre fichier prétraité aller dans File > Open et choisissez le fichier Light.xisf fraichement créé. Ce dernier ouvrira 3 images, Light_Low_Rejection et Light_High_Rejection correspondant aux pixels rejetés lors de l’empilement, ainsi que votre image Light. Fermer les Light_Low_Rejection et Light_High_Rejection pour ne garder que votre fichier traité. Vous êtes désormais prêt à traiter votre image !