Bildverarbeitung

Die Positionierung des Teleskops geschieht durch Softwaresteuerung aus The Sky von Software Bisque welches ebenfalls als Kommandozentrale der Montierung dient. Auf dem Bildschirm von The Sky wird durch Einblendung der CCDs für die Belichtung und Nachführung ein Bildausschnitt und ein Leitstern gewählt. Dazu passend wird dann die CCD Camera gedreht.

Die Aufnahmesequenz wird automatisch eingestellt. Die Software steuert dabei auch das Filterrad. Nach den Bewegungen des Filterrades muß jeweils eine Leeraufnahme gemacht werden, um Streulicht von den im Filterrad eingebauten Lichtschranken auszulesen.

Die Aufnahmen werden nach dem Auslesen aus der Camera per Netzwerk ins Büro übertragen. Allein die Kuppelstellung muß noch per Handschalter nachgesteuert werden.

Die Verarbeitung wird von Adam Block, dem Techniker des AOP durchgeführt. Dazu sind auf dem Computer eine Vielzahl verschiedener Bildverarbeitungsprogramme installiert. Es hat sich herausgestellt, daß für die gestellten Ansprüche nur die jeweils besten Teile der unterschiedlichen Programme verwendet werden. Die Verarbeitung richtet sich nach dem Prinzip der 'Solar Analog Technique'. Diese Technik geht von Aufnahmen sonnenähnlicher Sterne aus. Die Helligkeiten in den Farbfilteraufnahmen werden dann so kalibriert, daß die Sterne weiß erscheinen. Die Farben der Nebel erscheinen dann in dem menschlichen Auge entsprechenden natürlichen Farben. Diese Technik wurde von Al Kelly ursprünglich beschrieben.

Bei gleichen Belichtungszeiten in den drei Farbfiltern hat die Analyse folgende Gewichtungsfaktoren ergeben:
R=1.08, G=0.94, B=1.50.

Zur Kalibrierung werden Dunkelbilder (Darkframes) und Hellbilder (Flatframes) aufgenommen. Die Darkframes müssen bei der selben Belichtungszeit aufgenommen werden wie die Bilder der Objekte. Kann das nicht geschehen, können mit anderen Belichtungszeiten gemachte Darkframes mit Biasframes umkalibriert werden. Von den Flats und Biasframes werden  jeweils 3 Belichtungen aufgenommen und per Median gemittelt. Es wird nur eine einzelne Belichtung für das Darkframe verwendet. Die Kalibrierung erfolgt in Maxim DL von Diffraction Limited.

Nach der Kalibrierung bleiben noch einzelne Hot Pixel übrig. Der Grund dafür sind Veränderungen in der Empfindlichkeit der Hot Pixel und Nichtlinearitäten ihrer Empfindlichkeit. Dazu wird ein 'Hot Pixel Kernel' Filter verwendet.

Ein Überlaufeffekt zu heller Sterne, auch Blooming genannt, stört oft bei CCD Bildern. Ron Wodaski hat dafür eine intelligente Software entwickelt, die die hellen Strahlen beim Blooming entfernt. Sogenanntes Deblooming. Jedes der einzelnen Bilder wird noch vor dem Summieren damit bearbeitet.

Als nächstes werden die einzelnen Bilder, z.B. des Luminanzbildes aufeinander ausgerichtet, um dann summiert zu werden. Die Ausrichtung wird mit dem Paket Mira AP von Axiom Research durchgeführt. Diese Software nutzt beliebig viele Referenzsterne, die auch nur in einem Bild angegeben werden müssen. Es wird nicht nur Verdrehung und Verschiebung ausgeglichen, sondern auch Verzerrungen, wie sie z.B. durch Refraktion hervorgerufen werden können. Eine statistische Analyse zeigt die Genauigkeit der Ausrichtung mit sub-Pixel Auflösung. Die Bilder werden dann entsprechend auf sub-Pixel Genauigkeit registriert.

Das Summieren der nun ausgerichteten Aufnahmen geschieht wieder in Maxim DL. Dabei wird nicht direkt ein Mittelwert berechnet, sondern nach dem Summieren geprüft, mit welchem Wert dividiert werden muß, damit das Ergebnis in die 16Bit Auflösung des FITS Formats paßt. Dabei werden nicht die hellsten Sterne als Referenz genommen, sondern die hellen Partien des Objekts.

Die selbe Verarbeitungssequenz wird mit den RGB Aufnahmen durchgeführt. Da diese mit 2x2Binning aufgenommen sind werden die Summenbilder dann jeweils auf doppelte Größe umgerechnet.

Für die LRGB Verarbeitung trägt nur das Luminanzbild zur Bildstruktur bei. Es ist daher das Einzige, welches mit nicht linearen Transformationen verstärkt wird. Dazu wird CCDsharp von SBIG verwendet. Zwei Iterationen des Lucy-Richardson Algorithmus werden durchgeführt.

Anschließend werden die Bilder in Luminanz und in den drei Farbkanälen ausgerichtet. Dazu wird wieder Mira AP von Axiom Research verwendet. Wenn dort die ausgerichteten Bilder gleichzeitig geladen werden kann mit einer Blinkkomparatorfunktion die genaue Übereinstimmung geprüft werden.

Die Kombination des LRGB Bildes wird dann in Maxim DL von Diffraction Limited durchgeführt. Durch Verschieben des dunkelsten Punktes des Histogramms der einzelnen Farben wird die Hintergrundfarbe auf einen neutralen Farbton eingestellt. Dann wird das fertige Bild als 16Bit TIF Format exportiert.

Im Bild sind nun noch zahlreiche Artefakte Kosmischer Teilchen enthalten, die entweder in jeweils einer Farbe oder in grau deutlich hervorstechen. Diese müssen noch entfernt werden. Dazu wird das TIF Bild im Photoshop  geöffnet und mit einem Stempelwerkzeug werden die Artefakte entfernt. Das fertige Bild wird skaliert und abgespeichert.