Bildaufnahme und -bearbeitung mit CCTV-Kameras
Ich möchte an dieser Stelle beschreiben, wie ich meine Aufnahmen mit Mintron- und Watec-CCTV-Kameras mache. Der Prozeß gliedert sich in die folgenden Schritte:
1. Aufnahme
2. Aussortieren der unbrauchbaren Einzelbilder
3. Stacken
4. Bildbearbeitung
1. Aufnahme
Ich benutze einen "ortsfesten" PC, d.h. kein Notebook, mit der Framegrabberkarte Impact VCB Model 558 von Hauppauge. Das Videosignal wird von der Kamera über ein Composite-Videokabel (Koax-Kabel mit Cinch-Steckern) zum Framegrabber geleitet. Als Aufnahmesoftware benutze ich die timergesteuerte Aufnahme von Giotto. Giotto nimmt alle 10 Sekunden ein Bild auf und speichert sämtliche Bilder als AVI-Datei ab. Dabei benutzt Giotto immer den Dateinamen "capture". Es ist daher wichtig, nach jeder Aufnahme die gerade aufgenommene Datei umzubenennen, damit sie nicht mit der nächsten Aufnahme überschrieben wird. Das Kamerabild kann dabei ständig live auf dem Monitor beobachtet werden. Sollte das Objekt aus dem Bildfeld herauswandern, kann ich die Montierung über einen parallelgeschalteten Handtaster ansteuern und das Objekt wieder zentrieren. Beim Zentrieren wird meistens nur ein einziges Bild unscharf.
2. Aussortieren der unbrauchbaren Einzelbilder
Der Grund, warum ich die Aufnahme im AVI-Videoformat speichere ist, daß ich dann anschließend mit dem Programm VirtualDub mir Bild für Bild ansehen und die Bilder, die nicht scharf genug sind, aussortieren kann. VirtualDub bietet auch die Möglichkeit, mehrere AVI-Dateien aneinanderzuhängen oder nur Teile abzuspeichern. Auf jeden Fall muß die so veränderte Datei unter einem neuen Namen abgespeichert werden. Das Durchsehen und Aussortieren der aufgenommenen Bilder dauert nur wenige Minuten. Je kritischer man unscharfe Bilder aussortiert, desto besser wird am Ende das bearbeitete Bild.
3. Stacken
Zum Stacken kommt wieder Giotto zum Einsatz. Ich benutze folgende Einstellungen.
Rohbildquelle: Alle Bilder der AVI-Datei, da ja die weniger guten vorher aussortiert wurden. Non-interlaced Bilder.
Vorbehandlung: Logarithmische Vorverstärkung und Abzug eines Dunkelbilds. Ein Flatfield erübrigt sich bis auf ganz wenige Ausnahmen.
Zentriermethode: Paßmuster im ganzen Bild suchen
Subpixelgenauigkeit: Meistens keine, d.h. auf ein Pixel genau überlagern. Machmal doppelte Genauigkeit und anschließend keine Verkleinerung auf die Originalgröße.
Ergebnisermittlung: Mitteln der Bilder. Alle anderen Methoden führen zu nicht wünschenswerten Effekten.
Minimale Korrelation des Paßmusters: Lasse ich in der Regel bei 0,85. Höhere Werte führen nicht unbedingt zu besseren Ergebnissen. Wesentlich ist ein kontrastreiches Muster (z.B. ein paar Sterne und ein Galaxienzentrum), das auf allen Einzelbildern zu sehen ist. Das Muster sollte einzigartig sein, d.h. es sollten mehr als zwei Sterne im Suchquadrat sein und in einer Konfiguration, die nicht mehrfach im Bild enthalten ist. Das Ergebnisbild sollte, bevor irgendeine Operation mit dem Bild durchgeführt wird, zuerst im FITS-Format abgespeichert werden. Bei mir stürzt Giotto regelmäßig nach dem Stacken der ersten Datei oder dem Laden des ersten Bilds ab, wenn ich anschließend die Funktion "Kontrast einstellen" aufrufe. Nach dem Neustart von Giotto gibt es dann keine weiteren Probleme. Ich habe mich daran gewöhnt.
4. Bildbearbeitung
Hierfür gibt es kein Patentrezept. Die Bildbearbeitung sieht für jedes Bild anders aus. Typischerweise werden die gestackten FITS-Bilder einmal oder zweimal logarithmisch im Kontrast angehoben, wobei Giotto den Untergrund soweit abzieht, daß der kleinste Pixelwert 0, d.h. schwarz, ist. Wenn man keinen Gradienten in der Helligkeit es Hintergrunds hat, ist das eine prima Sache, ansonsten kann man, sofern vorhanden, sehr schön Vignettierungseffekte und das "Verstärkerglühen" sehen. Solche Inhomogenitäten wegzurechnen, ist nicht ganz einfach. Giotto bietet die Möglichkeit, ein Dunkelbild nachträglich abzuziehen. Dabei kann es sich um ein künstlich hergestelltes Dunkelbild handeln, das genau die Helligkeitsverteilung des Hintergrunds wiedergibt, was ganz praktisch ist, wenn die Helligkeitsverteilung des Hintergrunds für eine bestimmte Konfiguration von Kamera und Optik typisch ist, oder es ha ndelt sich um ein mathematisch berechnetes Dunkelbild, wenn die Veränderung der Hintergrundhelligkeit einer Polynomfunktion entspricht. Im einfachsten Fall nimmt die Helligkeit von einer Bildecke zur gegenüberliegenden linear zu. Damit kommt Giotto gut zurecht.
Zum Entrauschen verwende ich entweder die Programme SGBNR, den Vorläufer von PixInsight, oder NeatImage. NeatImage gefällt mir dabei besser, obwohl es in der Demo-Version das Abspeichern der Bilder nur im JPG-Format erlaubt, was ja nicht ganz verlustfrei ist. Zum Schärfen verwende ich meistens die Methode der unscharfen Maskierung (Adobe PhotoDeluxe) oder die kritische Dämpfung (Giotto). Daneben benutze ich noch den Micrografx Picture Publisher zur weiteren Kontrastbearbeitung, zum Ausschneiden des Objekts aus dem Gesamtbild und gegebenenfalls zur Beschriftung. Manchmal ergibt ein stark geschärftes, aber nicht ganz rauschfreies Bild und ein entrauschtes, aber nicht ganz scharfes Bild übereinandergelegt den besten Gesamteindruck, d.h. Kompromiß aus Schärfe und Rauschfreiheit. Das Überlagern zweier Bilder mache ich mit dem Programm iPhoto Plus. Die Zwischenergebnisse und das Endergebnis werden im BMP-Format, die Version für die Internet-Homepage im JPG-Format mit geringer Kompressionsrate gespeichert.
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