Bearbeitung von Aufnahmen mit CCTV-Kameras Zur Aufnahme von Deep-Sky-Objekten mit meinen CCTV-Kameras benutze ich entweder die mit der Framegrabberkarte (Hauppauge VCB Modell 558) mitgelieferte Software oder das Freeware-Programm Giotto von Georg Dittié. Ich speicher die Einzelbilder als AVI-Datei ohne Komprimierung ab. Dabei grabbe ich alle 2,5 Sekunden bei der Mintron und alle 10 Sekunden bei der Watec ein Bild. Die Aufnahmesoftware von Hauppauge hat eine Macke: jedes fünfte Bild wird nicht gegrabbt, sondern das vierte einfach noch einmal abgespeichert. Anfangs dachte ich, das läge an der Geschwindigkeit des Digitalisier-Bausteins oder der Datenübertragungsgeschwindigkeit zur Festplatte. Aber der Effekt tritt selbst bei Grab-Raten von einem Bild alle 10 Sekunden auf. Giotto hingegen grabbt mit jeder Geschwindigkeit einwandfrei und ohne "Ruckeln".Die AVI-Videos sehe ich mir dann Bild für Bild mit dem kostenlosen Programm VirtualDub von Avery Lee an und lösche diejenigen Bilder heraus, die unscharf sind wegen schlechtem Seeing, einer Windböe oder weil ich das Objekt wieder auf die Chipmitte rezentriert habe. Auch Bilder, durch die ein Flugzeug oder ein Satellit geflogen sind, durch die Wolken gezogen sind oder bei denen der Kontrast wegen einsetzender Dämmerung stark abnimmt, lassen sich so leicht aussortieren. Der so bereinigte AVI-Film wird wieder gespeichert. Für die weitere Bildverarbeitung wird noch ein sogenanntes Dunkelstrombild benötigt. Dieses wird gewonnen, indem das Objektiv abgedeckt wird und dann genauso lange und (dies ist wichtig!) bei gleicher Temperatur wie die Aufnahme eines Deep-Sky-Objekts belichtet wird. Auf diese Art und Weise erhält man praktisch Bild des "Hintergrunds", der durch die Kamera selbst erzeugt wird. Dazu zählen das stark von der Chip-Temperatur abhängende thermisches Rauschen und die Pixeldefekte wie Hot (helle) und Cold (dunkle) Pixel. Dieser Hintergrund muß später von jedem Einzelbild subtrahiert werden, um den dadurch entstehenden Fehler zu eliminieren. Flatfields, das sind Aufnahmen einer gleichmäßig weißen Fläche, um Beleuchtungsunterschiede, die durch Abschattungseffekte der Optik oder Staub auf dem CCD-Chip verursacht werden, herauszurechnen, mache ichn nicht. Bis jetzt hatte ich nicht den Eindruck, daß sie notwendig seien. Versuche mit einer Kombination aus Dunkelstrombild und Flatfield, die durch das Aufnehmen eines Himmelsauschnitts mit stark defokussierter Optik, so daß der Himmel eine gleichmäßige Helligkeit hat, erfolgen, führten zu zu hellen Bildern und später bei der Subtraktion dieser Bilder von den Einzelbildern des Deep-Sky-Objekts zu vie zu dunklen Hintergründen und dem Verschlucken von schwachen Details. Dieser Überkompensation habe ich dann versucht entgegenzuwirken, indem ich das sogenannte Dark-Flat abgedunkelt habe, bevor ich es zur Korrektur verwendete. Aber der Erfolg lohnte nicht die Mühe. Nun kann gestackt werden. Dabei werden die Bilder paßgenau übereinandergelegt und die Helligkeitswerte für jedes Pixel gemittelt. Durch diese Methode mittelt sich das statistische Rauschen weitgehend heraus, während die Pixel, die durch Sterne oder ähnliches beleuchtet wurden, relativ zu den Nachbarpixeln, die nur infolge von Rauscheffekten mal aufleuchten, verstärkt werden. Zum Stacken eignet sich nach meinen Erfahrungen am besten das bereits oben erwähnte Programm Giotto. Giotto setzt aber voraus, daß in einem zu definierenden quadratischen Bereich ein gut zu identifizierendes Muster aus Sternen oder Galaxienkern etc. vorhanden ist. Es muß ein gewisser Kontrast zum Hintergrund gegeben sein, damit Giotto genau dieses Muster in jedem Einzelbild suchen und eindeutig finden kann. Sonst funktioniert die paßgenaue Überlagerung der Bilder nicht. Ein alternatives und ebenfalls kostenloses Programm, Registax , von Cor Berrevoets kann auch AVI-Bilder überlagern (=stacken), führt aber meiner Erfahrung nach nicht zu einer gleich großen Dynamik der Bilder wie Giotto. Registax wurde ursprünglich entwickelt, um Mondaufnahmen mit Webcams zu verarbeiten. Möglicherweise rühren daher die Defizite im Dynamikumfang des gestackten Bilds sowie den anschließenden Bearbeitungsmöglichkeiten, die zu sehr harten Kontrasten führen. Dafür kann man Registax aber während des Stackens beim Suchen des Paßmusters zuschauen und helfend eingreifen, wenn Registax das Paßmuster verloren hat. Dies ist auch nötig, denn Registax sucht ein Paßmuster, z.B. ein Sternmuster, nur in dem zu markierenden quadratischen Rahmen, der dann auf die gefundene neue Position zentriert wird. Die Rahmengröße läßt sich zwar variieren, aber wenn das Objekt durch Rezentrieren aus dem Rahmen herausgewandert ist, benötigt Registax die manuelle Hilfe des Benutzers. Ich benutze bei Giotto folgende Parameter zum Stacken (Bildüberlagern -> Addiere Bilder automatisch): Rohbildquelle: Alle Einzelbilder im AVI-File und Interlaced mit Mintron bzw. Non-Interlaced mit Watec Vorbehandlung: Logarithmische Vorverstärkung und Dunkelstrom (=Dunkelstrombild s.o) Zentriermethode: Paßmuster im ganzen Bild suchen, keine Zentrierung für die Erstellung des Dunkelstrombilds Ergebnissetup: Mitteln Superresolution: verwende ich in der Regel nicht, ansonsten doppelte Auflösung Sortiereinstellung: verwende ich nicht, da ich den AVI-Film vorher manuell mit VirtualDub prüfe Das Ergebnisbild sollte, bevor irgendeine andere Operation durchgeführt wird, undbedingt zuerst gespeichert werden, und zwar im FITS-Format, optional zusätzlich auch als BMP- oder TIFF-Datei. Giotto neigt auf meinem Computer manchmal zu Abstürzen, wenn ich nach dem Stacken direkt zur Kontrasteinstellung übergehe. Die weiteren Bearbeitungsschritte sind: Logarithmische Kontrastanhebung in Giotto; eventuell zweimal, eventuell beim zweiten Mal jedoch den Gamma-Wert verändern. Wird der Bilduntergrund zu hell, muß die Konstante für die Subtraktion des Bilduntergrunds höhergesetzt werden. Bewährt hat sich bei mir, das Ergebnisbild in einem anderen Fenster als dem Fenster des Originalbilds anzeigen zu lassen. Dann kann man vorher und nachher besser vergleichen. Es empfiehlt sich, das Ergebnis zu speichern. Nun kann mit Giotto ein Filtern und Schärfen versucht werden. Ich verwende meist die kritische Dämpfung. Mit den Parametern muß ein bißchen herumgespielt werden, bis das Ergebnis gefällt. Kann ich kein befriedigendes Ergebnis erzielen, verarbeite ich das kontrastoptimierte Bild im BMP-Format in anderen Programmen weiter. Meine bevorzugten Bildbearbeitungsprogramme (kostenlos aus dem Internet geladen oder Beigaben zu Scannern etc.) sind: Micrographx Picture Publisher: u.a. für alle Arten der Kontrastanpassung Adobe PhotoDeLuxe: zum Schärfen mittels unscharfer Maske Ulead iPhoto Plus: zum Überlagern zweier oder mehrerer Aufnahmen iMerge (von Jon Grove): zum Erstellen von Mosaiks aus mehreren Aufnahmen SGBNR (von Juan Conejero und Maribel Carracedo): zum Glätten des Bildes (=Vermindern des Rauschens). Hierdurch wird eine gewisse Unschärfe erzeugt, die ich durch das anschließende unscharfe Maskieren auszugleichen versuche. Die Programme und Manipulationen, die ich verwende, und ihre Reihenfolge hängen stark vom Motiv und der Qualität der Aufnahme ab. Ich versuche, so viele Details und so viel Dynamik wie möglich zu erreichen, ohne jedoch Artefakte zu erzeugen. Das Ergebnis jedes Arbeitsschritts wird deshalb mit qualitativ möglichst guten Bildern (aus dem Internet) der entsprechenden Objekte verglichen. An dieser Stelle möchte ich allen Autoren, die die oben genannten Programme (das sind die, auf die ein Link verweist und bei denen die Autoren genannt sind) kostenlos im Internet zur Verfügung stellen, dafür danken, zumal sie die Programme in der Regel in ihrer Freizeit geschrieben haben und auch noch ständig weiter optimieren. Viele Autoren stehen in engen Kontakt mit den Benutzern, geben Hilfestellung zu den Programmen und ergänzen die Programme entsprechend den Wünschen der Benutzer. Ich finde das ganz, ganz toll! | ||