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天文攝影後製影像的重裝武器:PixInsight(心得與記錄)

lykphoto wrote:
  你這個問題有點難(恕刪)


收到,感謝。
有些 Forum 討論使用 PixInsight 來疊銀河。我先再試試 DSS 好了,如果再不行, 再來嘗試 PixInsight 。
經過一段時間的使用,重新再把處理流程整理一遍:

前置作業(pre-processing of images)       

  • Master bias & Master Superbias 
  • Master dark 
  • Master flat 
*******以上作業須用到 ImageCalibration
  • CosmeticCorrection
  • Debayer        
  • SubframeSelector 或 Blink        
  • StarAlignment(彗星 CometAlignment)
  • LocalNormalization
  • ImageIntegration process 疊圖        
  • DrizzleIntegration

影像後製(post-processing)

  • DynamicCrop       
  • DynamicBackgroundExtraction         
  • PhotometricColorCalibration(會順便 BackgroundNeutralization ;若選 ColorCalibration 則須先 BackgroundNeutralization)        
  • SCNR(除了用來去除 Green 外,也可用來保護彗星的離子尾)              
  • DynamicPSF        
  • Deconvolution(拍攝時要 Dither,最好十張以上,效果較明顯。也可用在行星的後製。)
  • ATrousWaveletTransform(Linear 下的初步降噪)
  • ScreenTransferFunction+HistogramTransfermation 或 MaskedStretch (Linear Stretching  to Non-linear)
  • HDRMultiscaleTransform(Compress 星雲、星系過亮的核心)
  • TGVDenoise(Non-linear下降噪)        
  • LocalHistogramEqualization(加強對比,降噪後的必要步驟)(註:ExponentialTransformation 的調整可以補 LHE 調整的不足)          
  • ColorSaturation 或 CurvesTransformation(色彩加強)        
  • MultiscaleMedianTransform(進一步強化細節)
  • DarkStructureEnhance(加強星雲暗部的工具,這是一個 Script ,所以無法做成 Instance Icon)
  • ICCProfile Transformation(輸出影像發表在網路上)

Mask 製作會用到的 process

  • StarMask
  • RangeSelection 
  • PixelMath
  • HistogramTransformation
  • CloneStamp
  • MorphologicalTransformation
  • GradientHDRCompression(快速有效的方法)
  • ATrousWaveletTransform(進階用法)
依此流程,為了方便取用,把會取用到的 Process Icon按順序放在主畫面右邊:

M8 & M20 重新以 PixInsight 後製 

詳細的拍攝數據請參閱這篇帖文
 
連假又下雨天,只好把之前已做了一半的 M8 & M20 再拿出來繼續處理。
 
由於Mask 沒做好,只能縮圖看,原圖的星點太難看了!不好意思放上來。

 

底下是過程:

 
先做 Background Neutralization

接下來,按照以往做 Photometric ColorCalibration,竟然不成功

以為是在 Image Parameters 輸入的是 M8 的 RA及 Dec 才無法解析,因此把影像上傳到 Astrometry.net ,找出影像中心的 RA及 Dec 輸入後重新解析,還是不成功。(至今仍未解決,以後若再碰到再來想辦法。

只好改以 ColorCalibration 來校正色彩
Before
After
DynamicPSF
Deconvolution 前要做個 Mask 保護星點不受作用,因此以 HDRMultiscaleTransformATrousWaveletTransform 來製作 StarMask
 
先截取影像明度(L),以它來處理:
  1. HDRMultiscaleTransform
    Before
    After
  2. ATrousWaveletTransform
    Before
    After
  3. Convolution 讓星點更平滑
  4. 最後使用 HistogramTransformation
     做好的星點 Mask (若星點不夠大或太大,可以使用 MorphologicalTransformation 來放大或縮小。 
     
現在可以 Deconvolution
在 Linear 下可以使用 ATrousWaveletTransform 初步降噪,但是需要再做個 Mask 來保護星點及星雲不被抹平。
 
截取影像明度(L)再以 STF+ScreenTransferFunction 轉成非線性
這樣的 Mask 就可以使用ATrousWaveletTransform 只針對背景初步降噪
本來使用 GradientHDRCompression 來製作一個只有星雲部分的 Mask(非線性)
把前述包含星點及星雲的 Mask 先 Clone,然後以此 Clone影像來處理,在即時預視的情形都沒問題
 
但等實際應用到影像卻不是像即時預視那樣理想。
試調了不同的參數值還是不行,只好放棄這個方法,改以 PixelMath 來處理

得到的影像也不是很滿意,但也只能接受了(以後再看看是否有其他辦法。由於這個 Mask 做得不好,影響到最終影像只能縮圖看,1:1 下,星點實在太難看。Mask 的製作實在是影像成敗的關鍵!

有了這些 Mask ,後續的處理才能繼續。
註:這些是重新再製作的 Mask,先前的因為去散步一下,讓電腦睡覺,回來後叫醒電腦,PixInsight 竟然當掉,那些 Mask 沒有存檔,全部不見。這次學乖了,直接存 Project,把所有的檔案全部儲存,才敢讓電腦睡覺,才去做其他事。
 
STF+ScreenTransferFunctionLinear Stretching to Non-linear

HDRMultiscaleTransform需要 StarMask
TGVDenoise需要星點及星雲的 Mask
Edge protection 的值需要由 StatisticsstdDev 來決定
 
LocalHistogramEqualization
ExponentialTransformation
ColorSaturation
CurvesTransformation
MultiscaleMedianTransform
MorphologicalTransformation 縮小星點
ICCProfile Transformation
 
因為每一個過程都會存檔,或許找出何時才開始出現星點問題的地方,重新製作一個沒問題的 StarMask,只須進行後面的步驟即可。
 
後面還有幾個影像要處理,看來這個 Mask 的問題還是得要解決。
 
(PS,圖片群組預覽沒問題,但送出後就不正常,也不曉得如何處理,只好放著了。)
重新製作新的Star Mask,雖然還是不夠好(所以還要繼續練功),但至少放個原圖還可以了。

 
發現問題主要是在 Deconvolution 時出現在亮星上,因此在做 Deconvolution 前,先要做一個只有部分特別亮的星的 Mask 即可。
越練越順手,把去年四月以台幣一萬左右的Bosma 焦長1900mm 口徑 13 公分 F15 光圈的馬卡鏡拍的M63 向日葵星系重新後製:

與 Stellarium 的模擬圖比較,還真有點像了。

焦長 1900mm 這麼長,且光圈又很小 F15 ,真的是考驗赤道儀及導星精度,拍了8 張 3分半及 5 張 5 分鐘(相當於總曝光時間約 53 分鐘),竟然星點沒有拖線,值得欣慰啦!至於影像品質就不強求了。
 
詳細拍攝數據可參閱這篇文章
2018.12.04 在清境民宿拍的 M42 獵戶座星雲,共拍了 15 張曝光 3 分鐘及 20張曝光 15 秒(應該要 10 秒以下才會更佳,M42的核心才不會爆掉)的影像。
 
這些影像剛好可以用來練習在PixInsight 下 HDR 的合成,看看效果如何?
 
底下是成品,僅放縮圖,因為仍有許多瑕疵(像是一些特別亮的星,中央會有黑點,這可以使用 CloneStamp 來處理掉,但在PixInsight實在難用,所以取個巧,用 PS 簡單處理了。還有就是核心經過處理過,雖然不再爆掉,但不夠平順,這部分還要多研究如何取得更佳的結果):

 
後製過程中有些處理的關鍵,需要記錄下來,未來碰到類似的狀況可以參考:
 
  1. 因為有兩張影像要合成(一張 15 秒,一張 3 分鐘),而兩張影像在剪裁後必須要完全一模一樣(不只要長寬一樣,連影像中各個星點都要一樣,連一個 Pixel 都不能差)。 DynamicCrop 可以輕而易舉地完成這個任務,只要在其中一張影像完成裁剪後,如下圖滑鼠左鍵按住小三角形並拖曳到桌面產生一個 Instance,就會記錄下裁剪位置可以應用到下一張影像,得到完全一模一樣的影像。
  2. 同樣地,對兩張影像做同樣的 DynamicBackgroundExtraction 也是應用上述的技巧。
  3. 之前在後製 M8&M20 時無法使用的 GradientHDRCompression ,這次竟然可以,很方便地就把星點除掉,只留下星雲的部分,用來做成 Mask ,就可以很方便只對星雲部分增加色彩飽和度、對比等等,而不影響影像中的星點及背景。
  4. 使用 HDRComposition 來合成兩成影像,但它限制在線性下使用(嚐試在非線性下使用,合成的影像不能看),這導致不能先使用 HDRMultiscaleMedianTransform(須在非線性下)。
  5. 在兩張影像皆完成 DynamicBackgroundExtraction 、BackgroundNeutralization 、PhotometricColorCalibration、SCNR、Deconvolution 及Linear 下的初步降噪ATrousWaveletTransform 後才進行 HDRComposition,再經 STF+ScreenTransferFunction 拉伸為非線性後,再進行HDRMultiscaleMedianTransform把 M42 的核心部分拉出來。 
Before
After

製作 Mask 的另一種技巧:使用 ATrousWaveletTransform

 
如下圖,Layers 要選幾層,可能要視影像多試幾次,我選到 7 層才能在把 R 層 Disable 後,星雲消失,但亮星不會被消去,留下純脆星點的影像(這不就是 Star Mask 了嗎!)
然後再使用 PixelMath ,把從彩色影像裡抽出的明度影像(星點加星雲)減去上述的影像,就得到只剩星雲的影像:

STF+ScreenTransferFunction 線性拉伸為非線性的注意事項


  • ➀把黑點移到靠近「山腳」下
  • ➁移動灰點,注意圖中上方➂綠色箭頭所指有訊號處的移動
  • 最好讓綠色箭頭能夠落在方格的第二條線上
之前拍攝的影像剩下最後一個:46P/Wirtanen 彗星還沒有重新後製,以 PixInsight 的 CometAlignment 來處理,成品好多了:

 
底下是處理過程(前置作業就略過了):
 
先以正常的方式來ImageIntegration  疊圖,星點對齊,但因彗星會動,所以形成一條模糊的軌跡。

 
CometAlignment 疊圖
  • 選好輸出的資料夾
  • 點選第一張影像-》STF -》1:1 放大 -》點選彗核的中心
  • 點選最後一張影像-》STF -》1:1 放大 -》點選彗核的中心
 
CometAlignment 輸出的影像以ImageIntegration  疊圖。因為是以彗核為基準,所以其他星點會形成星軌,這可以降低 Sigma high 來去掉(不要使用預設值)。

 
疊圖後需要裁剪,當然就要使用 DynamicCrop

 
DynamicBackgroundExtraction

 
以有星點的這張影像來做 StarMask,讓星星越多越好

HistogramTransformation 調整灰點以得到更多的星星

再以 CloneStamp 把有問題(移動)的彗核去掉

 
接下來以 LinearFit 調整兩張影像的明暗度一樣(要先 DBE)

 
叫出 PixelMath 把星點加入到有著正常彗核的影像中

 
PhotometricColorCalibration 校正顏色

 
SCNR(除了用來去除 Green 外,也可用來保護彗星的離子尾)
Before
After
 
STF+ScreenTransferFunction(Linear Stretching to Non-linear)
 
最後再以 ColorSaturation增加飽和度

 

之前拍的影像都做完了,希望接下來天氣能夠變好,才能有新的影像繼續後製。

假日,下雨,就繼續練功了......
 
發表在 SONY 版的這篇帖文,是以 A7s 拍攝的馬頭星雲、火焰星雲的重製,但之後也以 Nikon D610 拍攝過(2018.12.04 在清境民宿拍的,共拍了 13 張曝光 3 分鐘),想說已後製過,不再重覆,天氣不好,只好拿出來練功了。
 
果然再重新後製,頗有收穫,這張算是到目前為止比較滿意的(仍有瑕疵,所以還是放縮圖):

 

後製過程:

先以 ImageIntegration 檢視疊好的影像,做個要剪裁範圍的 Preview ,這樣使用 DrizzleIntegration 疊好的圖就不須再裁剪了。

原始解析度(左)與Drizzle(右) 後的比較:

不過,為了構圖的美觀,還是適當地再裁剪(當然這也是因為做了Drizzle,畫素增加了的緣故

DynamicBackgroundExtraction

因為裁圖後,影像中心位置已變,怕 PhotometricColorCalibration 會出問題,先將影像輸出成 JPG ,上傳 Astrometry.net 解析。

PhotometricColorCalibration

Process Console 可以看出,做 PhotometricColorCalibration 也會連 BackgroundNeutralization 一起做了。

在前面兩次後製 M8&M20 時,發現在 Deconvolution 時亮星上會有問題,因此在做 Deconvolution 前,先要做一個只有部分特別亮的星的 Mask 即可。而這次重製的收穫之一就是發現使用 ATrousWaveletTransform 製作這樣的 Mask 快速又簡單:
Before
After
有了這樣的 Mask,Deconvolution 就沒問題了
這次重製最大的收穫就是找到有效且快速的方法解決暗星雲與背景使用 RangeMask 無法分離的方法:先抽出影像的明度(L),然後以DarkStructureEnhance 來處理即可。
本來 DarkStructureEnhance 是用加強星雲暗部的工具,但我們要它產生的 Mask,如下圖,Extract mask 勾選後即可產生我們需要的 Mask:

但這個 Mask 有點問題,在特別亮的星中央是黑的。要去掉也簡單,使用前面Deconvolution 製作的亮星 Mask,以 PixelMath 即可簡單解決:

需要 HistogramTransfermation 再加強對比

ScreenTransferFunction+HistogramTransfermationLinear Stretching to Non-linear),由於需要暗部有更多的細節,所以在以 HistogramTransfermation 調整黑點時要慢慢往右移,注意紅框處要維持 0 (大於 0 就往回移)

HDRMultiscaleTransform 也可以用來Compress 過亮的亮星
Before
After
TGVDenoise
DarkStructureEnhance 這次不用輸出 Mask 了

LocalHistogramEqualization
Before
After
最後再以ColorSaturationCurvesTransformation 把暗星雲後面的紅光(它們是氫氣被鄰近的亮星獵戶座σ電離產生的)再強化一些。
天氣不好,反正閒著也是閒著,重製 M31 仙女座大星系(ISO 640 10張曝光 3 分鐘) 。
 
技術熟練了,不需花太多時間就能得到比早期後製細節更豐富的影像,真是不可同日而語。用的原始檔是 2018年拍的,當時後製的成品可以參考我寫的這篇帖文來做個比較。

後製的過程與前述幾乎差不多,就不用記錄了,唯一不同的地方在使用HDRMultiscaleTransform 時,覺得星系的核心有點過頭了:
Before
After
於是使用 PixelMath 來混合,如下圖,紅箭頭指的是HDRMultiscaleTransform處理過的影像,佔 45%;藍箭頭指的是未經 HDRMultiscaleTransform 處理過的影像,佔 55%。這樣混合的結果比較滿意,才繼續後面的步驟。
原來漂亮的星雲後面有這麼繁瑣的步驟

先收藏起來

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