Traitement d'image du ciel profond réalisée avec une QuickCam


Cet exemple illustre le traitement d'images issues d'une QuickCam noir et blanc converties en FITS à l'aide de QCamCopy

Les prises de vue ont été réalisées au foyer d'un télescope Newton de 150mm de diamètre et 900mm de focale. Le système antiblooming de la caméra est désactivé et  l'acquisition est réalisée avec QCV2 afin de permettre des poses longues.
 

Image brute  (pose de 15 secondes M42b5) 
En regardant cette image on comprend rapidement la nécessité d'un traitement !

Tous les petits points blancs ne sont pas des étoiles mais le bruit thermique du capteur qui n'est pas refroidit.

Les traînées verticales proviennent du débordement des pixels des étoiles brillantes qui sont saturées. L'antiblooming sert à éliminer ce problème, mais si on l'utilise en longue pose avec la QC il n'y a plus d'image du tout.

Dark 
Il faut réaliser une série dans le noir avec à peu près le même temps de pose que les images, un écart n'est pas trop important du fait de l'utilisation de la commande OPT plus loin. On a ici 9 poses da1..da9 de 15 secondes.
>mult2 da da 0.25 9
>smedian da 9
> visu 63 0
>save dark15

La première multiplication par 0.25 sert à retrouver l'échelle de luminosité initiale 0-63 de la caméra. Sans cela il peut y avoir des problèmes de fond de ciel très inhomogène après division par la flat. Il faut bien sur l'appliquer à toutes les séries.

Flat
Cette serie est réalisée en pointant avec le télescope une surface uniformément éclairée. Dans ce cas les poses peuvent être suffisamment courtes pour ne pas nécessiter une soustraction du noir, dans un autre cas il faudrait utiliser SUB2 fl dark fl 0 9 avant ces commandes.
 On a ici 9 poses fl1..fl9 de 0.5 secondes.
>mult2 fl fl 0.25 9
>ngain2 fl fl 40 9
>smedian fl 9
>visu 63 0
>save flat

 Les poussières sont beaucoup moins visibles que lorsqu'on utilise un rapport F/D plus grand. Il n'y a pas de vignettage car le télescope utilisé donne un champ de pleine lumière de 10mm, plus grand que le ccd.

Traitement principal
Le principe est de soustraire le dark et diviser par le flat chaque image. La commande PR réalise cette opération mais auparavant il faut encore ajuster le dark avec OPT.
>mult2 m42b m42b 0.25 10
>load m42b1
>visu 63 0
>opt dark15
Coefficient: 0.980
>load dark15
>mult 0.98
>save dark
>pr m42b dark flat r 10

On remarque sur l'agrandissement du résultat des points noir qui proviennent de la soustraction de pixels thermique saturés. Ces défauts, ainsi que le bruit de fond seront éliminés à la prochaine opération.

Composition
Il s'agit maintenant de faire la somme de nos dix images. Avant cela il faut les aligner en utilisant la commande REGISTER après avoir choisi une étoile isolée comme référence. Pour la somme elle-même la commande COMPOSIT a l'avantage de bien éliminer les défauts ponctuels d'une image comme les points noirs.
>load r1
>visu 40 0
>register r r 10
>composit r 1.5 2 10
>visu 130 0
Cosmétique
L'image d'abord recadrée avec WINDOW pour éliminer les bordures.
Pour amoindrir l'effet "blooming" j'ai utilisé la commande MAX qui dans un cadre prédéfini remplace les pixels les plus brillant par la moyenne des autres.
Il faut travailler par petites régions successives.
>max 100

On peut enfin enregistrer le résultat

>save m42b
   

Amélioration de la dynamique
Pour compenser la faible dynamique de la caméra (6 bits) il faut réaliser plusieurs séries d'images avec des temps d'expositions différents.
Le même traitement est appliqué aux autres séries d'images réalisées avec des temps de pose de 1, 8, 15 et 30 secondes. Il manque ici les poses de 2 et 4 secondes qui seraient théoriquement requissent pour voir correctement le trapèze sur l'image finale.
On ne peut pas utiliser REGISTER pour aligner ces 4 images à cause de la grande différence d'exposition.
Il faut choisir une étoile juste visible sur la pose la plus courte et pas trop empâtée sur la pose la plus longue et obtenir sa position sur une des images avec la fonction PSF. On va ensuite ajuster les autres images avec la commande DTRANS en sélectionnant la même étoile.
>load m42b  ( image de référence, ->PSF)
>save i1
>load m42a
>dtrans 30.092 136.601
>save i2
>load m42c
>dtrans 30.092 136.601
>save i3
>load m42d
>dtrans 30.092 136.601
>save i4
Il n'y a plus qu'à additionner les quatre images avec la commande ADD2.
>add2 i 4
>save m42

Voici le résultat en faisant varier les seuils d'affichage d'un extrême à l'autre.

A partir de là toutes les fonctions de visualisation d'Iris pourront être utilisée (isophotes, 3D, astrometrie, ...)
 

Image finale
Pour afficher simultanément tous ces niveaux sur l'écran on est obligé de modifier la fonction de transfert. Les option Logarithme, Equalisation et DDP du menu Visualisation sont très utile pour cela.
La fonction DDP a été utilisée ici. 
ET VOILA !


 


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© Patrick CHEVALLEY/Pierre DUBREUIL - Mars 2000