Schärfen von Mondbildern /Stacks, verschiedene Ansätze

    Diese Seite verwendet Cookies. Durch die Nutzung unserer Seite erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies setzen. Weitere Informationen

    • Schärfen von Mondbildern /Stacks, verschiedene Ansätze

      Hallo!
      Nachdem ich seit langem mal wieder brauchbare Mondvideos erzeugt hatte habe ich festgestellt, auch in diesem Bereich hat sich doch das ein oder andere getan mit AS!3 war es nie so einfach,
      auch große Datenmengen miz hoher Bittiefe schnell zu stacken. Ich hatte mich dann natürlich gleich rangesetzt, um mittels der guten alten Wavelet-Technik die Bilder zu schärfen.
      Durch den ein oder anderen netten Chat kamen dann so Begrifflichkeiten hoch wie "Entfalten", neudeutsch "Deconvolution" -> erstmal Bahnhof ?( Da hieß es dann, immer erstmal Deconvolution,
      das rechnet das Seeing raus, dann schärfen, und auch auf diversen Internetseiten wurden die Themen aufgegriffen, ich habe mich versucht einzulesen, aber meist wird das Mysterium nur noch größer.
      Daher habe ich mich mal hingesetzt, um diese Geschichten versuchsweise aufzudröseln.
      Und gleich vorweg, das wird keine wissenschaftliche Abhandlung sondern dies soll als Diskussionsgrundlage fungieren.

      Sooooo, lange Rede gar kein Sinn, in der hochauflösenden Mond (und wohl auch Planeten) Fotografie werden meist zwei Arten von Schärfungsfiltern benutzt, die so genannten Waveletfilter und
      die Deconvolution. Dabei ist jede Methode für sich eigenständig, Deconvolution muss nicht vor dem Schärfen angewandt werden, um Seeing rauszurechnen, dazu dann weiter unten mehr.
      Ich habe jetzt beide Methoden mit 4 Verschiedenen Programmen getestet.
      Die Rahmenbedingungen: 1000 Frames mit AS!3 gestackt, Farbkanäle, Helligkeit, Kontrast angeglichen, Rand beschnitten
      Die Programme:
      - Fitswork 4.47 -> Deconvolution
      - Astra Image 5.5.7.0 -> Deconvolution
      - Gimp! 2.8.10 -> Wavelet
      - Registax 6 -> Wavelet

      Schärfen mit Waveletfiltern:
      Diese Methode hatte ich bisher immer benutzt und damit meist gute Ergebnisse erreicht. Wavelet heißt zu deutsch "Kleine Welle" und genau so funktioniert das auch.
      Das Rauschen und das Nutzsignal definiert sich über Frequenzspektren. Beim Waveletschärfen werden die Frequenzen in Ebenen (layer) eingeteilt, jedes Layer stellt dabei eine
      Detail und Rauschgröße dar. Somit kann nun mit diesen "kleinen Wellenstücken", den Wavelets, gezielt je nach Detail geschärft und rauschgefiltert werden.
      Diese Art zu schärfen ist aber recht kompliziert, da beispielsweise Registax eine recht große Anzahl von Einstellmöglichkeiten hat.
      Hier mal das Rohbild mit einem Gimp-Waveletfilter geschärft:


      und hier mit Registax:



      Ich denke, hier ist Registax ganz klar vorne, leider braucht man unzählige Anläufe, um den Mittelweg zwischen Überschärfen, Rauschen und Details zu finden.

      Schärfen mit Deconvolution:
      Und nun wird es interessant, fast Zauberei :cool: Denn, Dekonvolution rechnet das Seeing raus. Wirklich!........bzw. versucht es. Ich versuche zu erklären:
      Bei langzeitbelichteten Aufnahmen wird das Bild durch das Seeing natürlich unscharf. Diese Unschärfe kommt zu stande, weil das Licht auf dem Kamerachip nach der Gaußschen Normalverteilung
      über mehrere Pixel "verschmiert" wird und dabei an Intensität einbüßt, so, wie der Gaußsche Weichzeichner das machen würde. Die Bildinformation wird mathematisch "gefaltet" (convolution).
      Wie das Seeing das Bild verschmiert hat lässt sich auch mathematisch beschreiben, in einer so genannten "Faltungsmatrix" (convolution kernel). Diese ist uns leider nicht bekannt, da das Seeing ja
      mehr oder weniger Chaotisch ist. Nun kommt die Zauberei: Man nimmt sich einen Stern im Bild. Das Licht bzw. die Lichtverteilung in dem "verschmierten" Sternscheibchen folgt einer ganz bestimmten Funktion, die so genannte PSF (point spread function), aus der sich mit viel Rechenaufwand in so genannten Iterationen die Faltungsmatrix rekonstruieren lässt, wenn auch nur annährend. In DS-Bildern
      ist es also möglich, das Seeing annährend rauszurechnen. Und der Leser, welcher es bis hier her geschafft hat wird feststellen, dass es be Mondaufnahmen gleich 2 Probleme gibt:
      1. Ich arbeite mit einer möglichst großen Anzahl Frames / Sekunde, damit ich das Seeing "einfrieren" kann, d.h. damit ich möglichst viel unverzerrte Frames habe. Das Stackingprogramm sortiert
      dann alle verzerrten Bilder anhand von Referenzframes aus. Das würde ja bedeuten, Seeing muss ja gar nicht rausgerechnet werden ?(
      2. Wir haben keine Sterne für die PSF.

      Was soll ich sagen, es funktioniert trotzdem :D Sowohl mit dem "König der Deconvolution" Astra Image als auch mit dem guten alten Fitswork. Und das nicht schlecht:





      Aber auch hier muss man aufpassen, dass man sich in zum Teil kryptischen Einstellungen nicht verrennt. Und auch mit dieser Methode sollte man das Rauschen und die Artefaktebildung im Auge
      behalten.
      2 Verschiedene Methoden der Schärfung, 4 Programme, 4 verschiedene Ergebnisse. Hier nochmal zum Vergleich die Rima Hadley bei 200%:


      Wobei Gimp! halt nur pro forma als "nicht-Astroprogramm" dabei ist und natürlich in meinen Augen das schlechteste Ergebnis liefert.

      Ich würde mich freuen, wenn der ein oder andere seine Erfahrung mit Schärfungsfiltern hier kundtun würde und vielleicht etwas Diskussion über das oben geschriebene entsteht :D 8)
      Viele Grüße,
      Micha

      "Uns hilft kein Gott, unsre Welt zu erhalten!"- Karat, Der Blaue Planet, 1982

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von mic () aus folgendem Grund: Fehlerteufel, wer noch welche findet, der darf sie behalten ;-)

    • Hallo Micha,

      ganz toller Bericht und Erklärung der Schärfungsmethoden.

      Deconvolution rechnet das Seeing durch sehr komplizierte Funktionen raus und ist nicht zwingend die einzige Schärfungsmethode zur Anwendung. Deconvolution soll vorsichtig angewendet werden, weil durch die Faltung auch das Rauschen mitgefaltet wird. Also wird bei zu strenger Anwendung von Deconvolution auch das Rauschen verstärkt. Deshalb gehe ich den Weg einer moderaten Deconvolution mit anschließender Schärfung der Bilder mit Wavelets.

      Sowohl bei Deconvolution als auch bei der Wavelet Schärfung sind regulierbare Anwendungen zu bevorzugen, wenn man sie in seinen Anwendungen findet. Mit der Regulierung kann man direkt Einfluß auf das Rauschen im Bild nehmen und nur feine Strukturen schärfen. Ein zusätzliches Deringing (manchmal auch Halo-Unterdrückung genannt) verhindert Artefakte.

      Kompliziert das Ganze und erfordert eine Menge "Try and Error".

      An dieser Stelle muss zwischen Mond- und Planetenaufnahmen zu DeepSky Aufnahmen unterschieden werden. Entsprechend der Anwendung stehen unterschiedliche Algorithmen zur Verfügung.

      - Mond und Planeten: Regulierter Van Crittert Algo oder Wiener-Restoraution Filter
      - DeepSky: Regulierter Richardson-Lucy Algo

      Es ist richtig, dass bei Lucky-Imaging das Seeing stückweit ausgeschaltet wird, indem das schärfte Bild als Referenz verwendet wird. Aber das Seeing ist auch bei der Referenz nicht nach Gauss verteilt. In unseren Breiten herrscht bei normalen Bedingungen ein Seeing mit FWHM Werten von ca 4''. Das ist schon ganz schön verzappelt und nicht punktförmig. Eine PSF kann auch bei Mondaufnahmen gefnden werden, indem man ca. die Hälfte des besten Seeings als Standartverteilung ansetzt und sich eine synthetische PSF baut. Das sind dann die externen PSF-Bilder, die man oft einfügen kann. In PixInsight gibt es Tools, die das Bildfeld bei DS Aufnahmen analysieren und über Moffat-Funktionen eine PSF errechnen.

      Abschließend noch ein Beispiel einer DeepSky Aufnahme

      Klaren Himmel wünschen

      Antina und Karsten

      astrokarsten.wix.com/farbe-des-universums/
    • Moin Karsten!

      Vielen Dank für deinen ausführlichen Kommentar zu dem Thema 8-)

      Antina150I750 schrieb:

      Kompliziert das Ganze und erfordert eine Menge "Try and Error".
      Daran kranken im Moment die Programme noch ein wenig, selbst erfahrene Astro-Tutorial-Schreiber kommen da regelmäßig ins Rotieren und es wird ausprobiert :lol:

      Antina150I750 schrieb:

      Eine PSF kann auch bei Mondaufnahmen gefnden werden, indem man ca. die Hälfte des besten Seeings als Standartverteilung ansetzt und sich eine synthetische PSF baut.
      Das mache ich ja in den Programmen mehr oder weniger von Hand, indem ich an den Blur-Kernel-Parametern drehe, bis es passt, bei Fitswork entsprechend ebenso.

      Antina150I750 schrieb:

      Deshalb gehe ich den Weg einer moderaten Deconvolution mit anschließender Schärfung der Bilder mit Wavelets.
      Das funktioniert bei mir nur bedingt, selbst ein moderat entfaltetes Bild erzeugt bei anschließender Verwendung von Wavelets sofort Schärfungsartefakte.
      Das mag eventuell daran liegen, dass 1000 Frames zu wenig sind. Jedenfals war ich überrascht, dass sowohl Deconvolution als auch Wavelets für sich genommen sehr gut funktionieren, zumindest die Ergebnisse Astra und Registax liegen jetzt nicht Welten auseinander.
      Viele Grüße,
      Micha

      "Uns hilft kein Gott, unsre Welt zu erhalten!"- Karat, Der Blaue Planet, 1982
    • Hallo Micha,

      na die Programme finde ich haben da keine Krankheit. ist halt schwer das zu berechnen. PixInsight kann das ganz gut durch eine Analyse Funktion bei DS Bildern.

      Bei den Artefakten kann viel mit Deringing und Rauschreduzierung gespielt werden. Man darf dabei das Schärfen nicht übertreiben.
      Klaren Himmel wünschen

      Antina und Karsten

      astrokarsten.wix.com/farbe-des-universums/
    • Moin Karsten, dich hatte ich gestern glatt vergessen☺

      Also ich finde, dass gerade Astra eine Unmenge an Einstellungen bietet, in denen man sich doch leicht verirrt, wenn man nicht Informatik Fachrichtung Bildverarbeitung studiert hat. Bei Astra habe ich z.B. noch keine Funktion gefunden, beispielsweise den Deconvolutionfilter auf "Werkseinstellung" zurückzusetzen.
      Aber egal, der Eine kommt damit besser zurecht, der Andere nicht.
      Viele Grüße,
      Micha

      "Uns hilft kein Gott, unsre Welt zu erhalten!"- Karat, Der Blaue Planet, 1982