Ukážka spracovania NGC1333

Kamarát Pavel Pech (aktuálne držiteľ Ceny Jindřicha Zemana 2015) pred časom poskytol záujemcom svoje dáta komplexu hmlovín okolo NGC1333. Cieľom bolo vyskúšať spracovať tieto dáta a odprezentovať výsledok. Po dohode s Pavlom som pripravil vysvetlený postup spracovania.

Samotné dáta na prvý pohľad nepôsobia lákavo. Farebný obrázok má značné farebné gradienty. Po úprave histogramu tak, aby boli viditeľné hmloviny, sa zviditeľní výrazne aj šum. RGB a L obrázok som najprv extrémne zvizualizoval nástrojom STF a ďalej som oba rozložil na waveletové vrstvy. Takto som videl aké sú reálne štruktúry v obraze a akú štruktúru má šum v obraze. Po analýze som sa rozhodol spracovať najprv L kanál.img_0001

L kanál nevykazoval na prvý pohľad viditeľný gradient. Napokon celá snímka je samý medzihviezdny prach. Pravý dolný roh  sa mi ale zdal neprirodzene tmavý, preto som skúsil vytvoriť syntetické pozadie s tým, že vyrovnám úroveň v pravom dolnom rohu. Použil som nástroj Dynamic Background Extraction. Vzorky som umiestnil do tmavých miest v obraze aby som približne definoval pozadie obrázku. Vpravo dole som vzorky umiestnil veľmi husto, aby získali väčšiu váhu pri generovaní pozadia.img_0002

Po odstránení gradientu sa vpravo naozaj ukázali štruktúry.img_0006

V jasných častiach boli viditeľné drobné útvary. Vytvoril som preto syntetickú PSF funkciu a aplikoval dekonvolúciu. Dekonvolúciu som chcel aplikovať len na jasné oblasti, preto som potreboval vytvoriť neostrú masku zakrývajúcu tmavé oblasti. Vytvoril som kópiu existujúceho L obrázku a aplikoval najprv úpravu histogramu.
img_0003

Následne som ponechal len poslednú vrstvu pri rozložení obrázku na 6 vrstiev pomocou  Multiscale Median Transform.
img_0004

Pomocou klonovacieho razítka som odstránil zvyšky jasných hviezd. img_0005

A opäť pomocou klonovacieho razítka som z kópie s upraveným histogramom preniesol zopár detailov, na ktoré som plánoval aplikovať dekonvolúciu.
img_0007

Na potlačenie krúžkov okolo hviezd pri dekonvolúcii sa využíva maska z hviezd. Hviezdy by mali byť tak neostré, aby jemne prekryli skutočné hviezdy a rovnako kopírovali ich veľkosť s nárastom jasnosti.
img_0008

Aplikovaná maska pri dekonvolúcii.
img_0009

Výsledok pred a po aplikovaní dekonvolúcie.
deconvolution_preview

Po deonvolúcii nasledovalo zredukovanie šumu. Šum sa prejavuje hlavne v miestach so slabým signálom, preto som vytvoril masku zakrývajúcu jasné časti. Ako maska poslúžila kópia L kanála. Najprv úprava histogramu, potom jemné rozostrenie, aby maska bola čo najplynulejšia.img_0012 img_0013

Takto vyzeral obraz pred rozostrením a po rozostrení.
img_0014 img_0015

Nasledovala ešte úprava histogramu, aby bola maska kontrastnejšia.
img_0016

Zvyčajne používam redukciu šumu v malých dávkach, tu som skúsil ísť čo najďalej a zároveň zachovať viditeľné štruktúry v obraze. Postupnými iteráciami som dospel k nasledovnému nastaveniu. Maskované časti sú zobrazené na modro.
img_0017

Pre porovnanie efekt redukcie šumu na vybranom detaile. Zdá sa, že ani jeden potenciálny detail nezmizol.
noise_reduction_preview

Na takto upravený L kanál som aplikoval funkciu Masked Stretch, ktorá realizuje roztiahnutie histogramu prostredníctvom masiek.
img_0020

Výsledkom sú neprepálené hviezdy no spravidla aj menší kontrast výsledného obrazu. Ten upravíme v ďalšom kroku pomocou funkcie Local Histogram Equalization.
img_0021

Obrázku som ešte jemne upravil histogram, aby tmavé oblasti  získali hĺbku, no aby nezmizla kresba v najtmavších hmlovinách. Snažil som sa aby vrchol histogramu bol v tomto prípade na úrovni 25% celkového rozsahu. Inak by bola kresba detailov pomerne tmavá.
img_0022

Takmer hotový L kanál. Jasná hmlovina vpravo hore obsahuje pekné detaily, no je príliš jasná a detaily sa stratia pri zlúčení s RGB zložkou. img_0023

Preto som aplikoval cez masku ešte HDR transformáciu. Najprv som vytvoril masku tak aby som zakryl tmavé oblasti a zároveň jasné jadrá hviezd. Inak by získali efekt pneumatiky – tmavé stredy. Výslednú masku bolo potrebné napokon “doladiť” pomocou klonovacieho razítka.
img_0024

Detail zobrazujúci oblasť pôsobenia so zakrytými hviezdami.img_0025

Aplikácia HDRMultiscale Transformimg_0026

A výsledok po redukcii vysokého dynamického rozsahu.hdr_preview

Týmto bol pripravený L kanál. Snahou bolo zachovať či najviac kresbu vo svetlách aj v tieňoch, zároveň zvýrazniť niektoré detaily a lokálnou úpravou kontrastu aj drobné štruktúry.

Nasledovali úpravy RGB obrázku. Obrázok pri extrémnom natiahnutí histogramu ukázal svoje tajomstvá. Farebné gradienty, ktoré je treba odstrániť a pravý dolný roh.img_0029

Najpr som skúšal rôzne kombinácie nástroja Dynamic Background Extraction. Keďže ani jedna kombinácia neviedla k uspokojivému výsledku (nejaký gradient bol stále viditeľný), skúsil som aplikovať nástroj Automatic Background Extractor. Výsledok bol veľmi dobrý.img_0030

V obrázku som sa pokúsil nájsť nejakú oblasť s pozadím bez prachových hmlovín a bez hviezd. Táto malá vzorka bola použitá pri neutralizácii pozadia.img_0000

Po neutralizácii pozadia nasledovalo vyváženie bielej. Na získanie referenčnej bielej som použil vzorky všetkých hviezd. img_0032

Nasledovala redukcia farebného šumu. Šum v jasovej zložke som nechal tak, keďže celá jasová zložka mala byť nahradená  už pripraveným L kanálom.img_0034

Detail efektu redukcie šumu. rgb_nr_preview

Nasledovala konečne aj úprava histogramu. Opäť som sa snažil o takú úpravu, aby vrchol histogramu bol na 25% celkového rozsahu, t.j.pomerne svetlý obraz.
img_0036

Hotový obrázok má pomerne malý kontrast, to však vyrieši pripravený L kanál.img_0037

Nastal okamih na LRGB kombináciu. Po pár pokusoch mi vyšlo ako najvhodnejšie nastavenie jemné stmavenie a výrazná saturácia. Výsledkom bol už pomerne zaujímavý obraz.img_0039

V slabo saturovaných častiach obrazu som zvýšil saturáciu farieb úpravou kriviek.img_0041

V tmavých častiach bolo vidieť zostatkový šum v zeleném kanáli, preto som ho zneutralizoval.img_0042

Ako posledná operácia bolo odstránenie kozmetických defektov – hotpixlov. Použil som klonovacie razítko.
img_0044 img_0045

Výsledný obrázok.ngc1333_lrgb

A zopár detailov:img_0049 img_0048img_0047

Výsledok je samozrejme iný, ako prezentoval Pavel. Dal som si za cieľ zachovať maximum detailov, zobraziť aj to čo bolo ukryté vo svetlách a tieňoch.  Hádam sa mi to podarilo. Prikladám aj ikony rocesov, ktoré popisujú postup práce s obrázkami. Ikony sú po nahratí zobrazené na 4. pracovnej ploche.

ngc1333_procesy

Uvedený postup môže poslúžiť ako inšpirácia. Nevravím, že je bezchybný a ideálny. Takmer v každom kroku by sa dali spraviť iné varianty spracovania a v konečnom dôsledku tak získať iný finálny obrázok. Budem naopak veľmi rád ak získam spätnú väzbu, pripomienky a komentáre. Pavlovi ešte raz ďakujem za poskytnuté dáta a za získanie novej skúsenosti.

Pridaj komentár