K3CCDTools  

GRABACION y TRATAMIENTO de IMAGENES por INTEGRACION

de las obtenidas con Cámaras "CCD", "CMOS", "NMOS" 

o "WebCam" transformada a larga exposición

-- Con la autorización de Péter Katreniak, en su  -  "How To..."

ÍNDICE

ACTUALIZACIONES

ADC

Balance de blanco
Conclusiones y Reflexiones 

Reflexión en voz alta...

Recosrdatario

Fotón

Gamma
Ganancia

Profundidad de bit

Rango Dinámico

Ruido, su efecto en cámaras digitales

Conversión de fotones en electrones y su repercusión en ruido captado

Relación Señal / Ruido

Saturación 
Sobre los "Dark Frame" y "Flat Field"

Tiempos para "Larga Exposición"

Valor RAW
Velocidad de cuadro (Vcu) 
Velocidad de obturador (Vob)

PROGRAMAR CAMARA

Controles de Cámara
En barra de herramientas (opción Video Capture)

Select Result Rectable

Vídeo Capture

Vídeo Capture Timer

Video Format

Video Surce

PROGRAMACION “LONG EXPOSURE” 
OBTENCION DE VIDEOS (.avi)

Obtención del DARK FRAME

Obtención del FLAT FIELD
Obtención de imagen CONJUNTO

ENFOQUE método “FFT” ( Fast Fourier Transform )

Aplicación del "FFT" para el SEEING y FWHM

ESTUDIO de la EVOLUCION del CENTROIDE con la DESVIACION

“FFT” para un BUEN ENFOQUE 

“FFT” para un BUEN GUIADO

Pantalla de trabajo del “K3CCDTools”

ALINEADO de Fotogramas 
Aplicación “RAW” o “NO-RAW” en la CAMARA

Desde inicio 

Seguimiento

Como obtener resultados espectaculares

Mejorando resultados con “PHOTOSHOP 7.0”

COMPOSICION OPTICA RECOMENDADA

GRABACION

Objetos brillantes 
Objetos de cielo profundo

PROCESADO EN GENERAL (Cielo profundo)

PROCESADO "WIZARD" (Planetaria)

RETOQUE FINAL

ESTUDIO de CURVAS "AR" y "DEC" para control de una "Puesta en Estación"

ENLACE con "Cartes du ciel" - Aplicación tras "Guiar el Telescopio desde el PC" -  ( En experimentación )

_____

PROCESADO de IMÁGENES ( con RegiStax ) 

Track object
Optimizing options
Alignment filter
Quality filter band
Align & Stack
Wavelet Processing

_____________________________  

Opciones seleccionadas para la barra de herramienrtas: 

Video Capture

Sequence Processing

CONCEPTOS BASICOS  

Conversor analógico-digital. Transforma la señal luminosa que ha generado el sensor en una señal digital.

Permite ajustar la precisión ó fidelidad del color.

Si se deja en automático no se suelen conseguir resultados buenos.

Es difícil ajustarlo manualmente porque se requiere entrenar el "sentido cromático"(ver Crominancia)

Para dar una orientación: hay que situar el cursor del color rojo hacia la mitad ± 50% o algo menos de su recorrido mientras que el azul debe quedarse alrededor del ± 25%.

El número de fotones que alcanza el CCD, probabilisticamente hablando, va a ser el mismo para una sola toma de 10 minutos que para, p. ej. 600 tomas de 1 segundo, porque los fotones no saben cómo los están captando y simplemente chocan con el CCD. 

Cuando se lee la imagen del CCD, al valor de la señal eléctrica de la imagen (proporcional al número de fotones captados) se le suma el ruido de lectura, que es más o menos constante. 

Uno de ellos es el ruido térmico, que se acumula en el pixel junto con la señal generada por los fotones que van llegando. 

Suele ser proporcional al tiempo de exposición y se reduce mucho refrigerando el CCD, aumentando de ese modo la relación señal / ruido  (S + N) / N, lo que permite separar la información de la imagen recibida, de la "suciedad" producida en el propio chip, facilitando su eliminación sin dañar la sobrevenida.

Es un ruido bastante pequeño que no depende del tiempo de exposición. Así, si el tiempo de exposición es grande este ruido puede ser despreciable frente a la señal. 

El ruido del que hablamos es aleatorio, por lo que contribuirá en cada pixel con una cierta cantidad, que no tiene por qué coincidir en las distintas tomas, pero está ahí.

Lo que ocurre es que al acumular tomas alineadas nosotros hacemos coincidir los pixeles que contribuyen a formar la imagen (señal). y de ese modo la imagen se va haciendo cada vez más nítida. 

En cambio, como el ruido no siempre coincide en el mismo sitio, su acumulación es mucho más lenta que con la imagen. El ruido no desaparece con la acumulación de tomas, pero se atenúa mucho en relación a la "señal". Con una buena relación del nivel de la señal respecto al nivel de la señal del ruido, la calidad de la imagen se acentúa notablemente.

En exposiciones cortas, el ruido podría ser del mismo orden de magnitud que la señal, con lo que ésta queda comprometida. Al sumar varias tomas cortas se está sumando la señal y también el ruido. Aunque es cierto que el ruido es aleatorio, éste no se cancela, sino que se acumula más lentamente que la señal. 

Las cámaras CCD no son absolutamente lineales, pero lo son bastante hasta que se llega a la saturación del pixel (en una de las mías es con unos 32.000 electrones por pixel  "cámara CCD_ARTEMIS mod ART-285-C"). 

En la zona lineal, la señal es aproximadamente proporcional al número de fotones captados. Si no hubiera nada de ruido no tendría sentido hacer exposiciones largas (así evitaríamos tener que hacer guiado).

Luego acumulas las tomas y verás que, además de que la imagen es mucho mejor, podrás usar proceso de imagen más agresivo para sacar los detalles.

Los DARK FRAMES o "Darks" son fotos que tomas con los mismos sesteos de la cámara, pero con el telescopio tapado para poder captar el "ruido" del chip de tu cámara, al tapar el tubo registras los píxeles muertos, hot píxeles y otras anomalías propias de la cámara. 

Al restar después estos cuadros a la foto, se elimina todos los defectos inducidos por la cámara. 

Es importante tomar el dark frame con la misma sensibilidad de film, el mismo tiempo de exposición y en lo posible después de tomar las fotos para que el resultado sea optimo. 

Los
FLAT FIELD o "Flats" son fotos que tomas en la misma noche pero al revés de los Darks en vez de tapar el telescopio lo iluminas, o mejor dicho captas una imagen de un fondo equiluminado, la finalidad de esta foto es registrar la suciedad ya sea del telescopio, del ocular, o de la cámara. 

Esta foto después se resta a la imagen y elimina la posible suciedad que tenga el equipo. 

Es importante no mover para nada la cámara, si la giras entonces en vez de eliminar la suciedad vas a duplicarla, ya que ahora esta en otro lado de la imagen.

Un cuanto de luz, la intensidad con que se ilumina una superficie es proporcional al número de fotones que la alcanzan por unidad de tiempo.

Para ajustar hay que situarlo casi al mínimo (a la izquierda) ± 0%  

El factor de conversión entre el número de fotones capturado por las células fotosensibles y el valor raw. Si el número de fotones capturados es 1000 y el valor raw es 100, la ganancia sería 10.

Es un valor ajustable "a ojo" hasta conseguir un brillo y contraste apropiados de la imagen  

Número de bits usados para registrar el nivel de iluminación de un pixel.

El rango entre la señal más pequeña detectable y la más alta del sensor. Podría llamarse también el nivel de iluminación.

RSR: Relación señal-ruido. Un valor alto indicará que la proporción de ruido con respecto a la imagen es baja. Un valor bajo indicará que la imagen es muy ruidosa. También se suele abreviar como SNR.

Un pequeño ejemplo "bastante distante de la realidad" pero creo orientará en el concepto:

Premisa:

Tomas

Calor acumulado 

(S + N) / N

1ª 

10,00

1.001,00

2ª 

20,00

501,00

3ª 

30,00

334,33

4ª 

60,00

167,67

5ª 

120,00

84,33

Suma

240,00

 

Obtenemos en promediado de tomas ( 10.000 fotones + 240,00 ) / 240,00 =  relación señal ruido de 42,67

Obtenemos basándonos en la hipótesis anterior:  10.000 fotones x 5 veces más de tiempo = 50.000 fotones captados

50.000 fotones + 240,00 / 240,00  calor acumulado en ese mismo tiempo = relación señal ruido de 209,33

Se obtiene que la relación en una toma larga es muy superior en su relación señal ruido, a la de cinco tomas seguidas, p.e., por tanto la calidad obtenida será mejor

Es la intensidad del color Para conseguir imágenes realistas hay que ponerlo antes de la mitad del recorrido ± 50%.

Está claro que para tener mejores imágenes hace falta acumular, de una forma u otra, más tiempo de exposición, con el fin de captar el mayor número posible de fotones, que incidan en el film o chip.

Si quieres un consejo, trata de averiguar cual es el tiempo de exposición razonable para tu telescopio y
cámara (sin que las estrellas dejen de ser redondas y sin que satures demasiado la imagen) y utiliza para cielo
profundo ese tiempo de exposición, haciendo todas las tomas que puedas. 

Por cierto, también es conveniente tomar "dark-frames" para eliminar los pixeles calientes (y el fulgor del amplificador)

Cada uno de los valores digitales que asigna el ADC

Es el número de fotogramas por segundo. Los  apropiados  5fps y 10fps.(en los films de películas domésticas clásicas, era corriente el 12 y el 24 imágenes - fotogramas - por segundo)

Siempre debe estar al mínimo para ”Cielo profundo”: 1/25 de segundo (es decir que cada imagen – fotograma – es captado en un veinticincoabo de segundo)

Pero para “Planetaria u Objetos muy brillantes, se puede variar a 1/50, 1/125, 1/250, etc, para que no quede saturada, seleccionando luego los mejores fotogramas.

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REFLEXIONES en voz alta...

Bueno, lo más conveniente sería hacer una toma del máximo tiempo posible que te permitiera la cámara y la montura y luego promediarla con otras tomas de iguales características.  El resultado sería una imagen mejorada pero no tanto como si la hubiésemos hecho de un tirón (lo que no nos permitió nuestros equipamiento, accesorios, etc., por sus características... ).

Pues si, la conclusión debería ser esa, determinar cual es el límite que te permite tu equipamiento ( seguimiento, saturación, ruido, etc.), hacer las tomas con ese tiempo y luego acumular... y sin olvidar la obtención de Darkframes y de Flatframes, (ver apartado Obtención de vídeos *.avi) para obtener mejoras substanciales...

Además, si se gana mucho apilando muchas fotografías. Yo suelo apilar unas 600 tomas (1 minuto a 10 fps).

De esa forma la relación señal/ruido es mucho mejor y obtienes más detalles (además así se pueden descartar las tomas malas y seguir teniendo muchas).

--  Colaboración cortesía de Antonio Pérez Ambite

DATSI_Antonio Pérez Ambite - UPM

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·  CONCLUSION Y REFLEXIONES

Podemos resumir brevemente los aspectos clave para conseguir el éxito e imágenes bien detalladas:

--  Colaboración cortesía de Jesús R. Sánchez

http://astrosurf.com/planetels

http://www.astrosurf.com/planetels/planetcam.htm  

 

  1. Comenzar fotografiando objetos que no requieran exposiciones muy largas de tiempo, ni demasiados fotogramas: 

  1. Utilizar la autoexposición, ya que la regulación automática de la sensibilidad es muy efectiva

  2. No olvidarse de dibujar el centroide (un cuadrado con el mouse alrededor de un objeto guía) antes de fotografiar, pues sino el software apila cuadros sin alinear.

  3. Sobre magnificación:

  1. Acordarse de guardar en formato: 

  1. Tomate tu tiempo para conseguir un buen foco 

  1. Es imprescindible si sacas cielo profundo tomar antes los cuadros oscuros (darks) que te van a extraer automáticamente el ruido y los artefactos por imperfecciones del chip

  2. Cuando intentes exposiciones largas, o con muchos frames, usar la montura con soporte ecuatorial, en caso contrario es decir soporte azimutal, usar desrotador mecánico de campo o un software que cumpla la misma función

  1. Trabajar en el lugar que tengas mejor cielo

  1. Sobre salidas de observación

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_______________________

OPERATIVA BASICA con “ K3CCDTools ”

Peter Katreniak ya ha sacado la Versión 3.5.10.1082 del 2009

que entre otras mejoras soporta las cámaras DSI de segunda generación (DSI II y DSI PRO II).

Enlace a la
actualización y a las mejoras que incorpora esta versión

Device >  WDM  (aparecerá la cámara conectada a la USB), activarla > la opción MK, para que capte sonido si se necesita.  

__________

VIDEO CAPTURE

__________

....

Preview-K3_3.jpg (51732 bytes)

Modo " PREVIEW "  para proceso  de grabación

pulsar para ampliar

Video Capture > Preview  (para ver lo grabado) -- en la imagen captación con una "CCD_Logitech QuickCam Pro 4000", nótese el Retículo en rojo, superpuesto

Seting > Video Surce > Ajustar: Controles de imagen, Velocidad de obturación "Vob", Opcional B/W o Color, Equilibrio blanco en automático, etc., al gusto.

Video Format > Velocidad de cuadro "Vcu" entre 5 fps, 10 fps, 15fps, etc. > Tamaño de salida 640 x 480 pixels y Compresión de vídeo I420  (RGB24 no comprime)  

     NOTA:  Las velocidades "Vcu" programadas desde la Barra de Herramientas, modifican automáticamente las de Video Format

En principio el programa dispone de, 5 fps, 10 fps y 15 fps.

1.     Activamos con el Mouse, por ejemplo la de 5 fps

2.     Activamos el control número de imágenes (frames) captadas.

3.     Seleccionamos opción de control de tiempo para grabación

4.     programando p.e.  10 segundos

NOTA:   Algunas cámaras CCD's, CCD_WebCam como “ToUcam Pro II”, “Logitech Quick Cam Pro 4000” sin modificarlas (en “cielo profundo” es indispensable modificación “SC-1” para la obtención libre de obturaciones en procedimiento larga exposición “Long Exposure”), o la especialmente ya prepara para Astronomía “ATK1CII” o “ATK2CII” la y mejor si se le acopla una célula Peltier, etc.,  posibilitan diferentes velocidades para obturación (Vob) desde 1/5 de seg. hasta 1/30 y muchísimo más .

De aceptarse > 1/25 de seg., en principio no se precisará la obtención del vídeo “Dark frame” (imagen oscura).

No confundir “velocidad obturación” (Vob) (generalmente 1/25 de segundo), con las que serán captadas por segundo (fps) obtenidas con una velocidad de obturación (Vob) asignada para cada una de las imágenes.  

Ejemplo: Opción " VIDEO CAPTURE TIME "

200 imágenes (frames), captadas en 20 segundos (duración "s"), al haberse programado (Vcu) 10 imágenes por segundo (fps), y cada una con velocidad de obturación (Vob) de 1/25 de segundo.  

Habiéndose programado el proceso a modo de ejemplo, durante un tiempo máximo de 1 minutos (período "1") y con repetición de 3 veces todo el proceso (repetición "3"), por tanto obtendremos 3 vídeos de 200f c.u.

Cabe destacar, que no siempre coinciden estos datos con la realidad, por existir imágenes "dropped" y los tiempos ser p.e. en lugar de 20 segundos 20,12

__________


VIDEO CAPTURE TIMER

Inicador progresivo de tiempo en segundos máximo 60 seg.

....

clip_image002.jpg (13568 bytes)

pulsar para ampliar

__________

VIDEO SURCE

CONTROLES DE IMAGEN

Control de imagen, para :

CONTROLES DE CAMARA

__________

VIDEO FORMAT

PROPIEDADES

....

clip_image003.jpg (31228 bytes)

pulsar para ampliar

SELECT RESULT RECTAGLE

__________

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PROGRAMACION “LONG EXPOSURE”

Para conseguir un solo frame, "K3CCDTools" guarda siempre el archivo como (*.avi ) aunque sea de un solo frame, de tiempo ilimitado grabado con la "TouCam Pro II" u otra similar, recomendando la versión “ATK1CII” o la “ATK2CII”, e incluso modelos superiores de la marca, que ya tiene la modificación “SC1.5”, e incorpora un ventilador expelente para refrigerar, más controles de temperatura (, incorporación de filtro infrarrojo (adicional), etc.

La captación consistirá en la obtención de varias imágenes, con velocidad de obturación nula, algo similar a la posición “B” bulb de las cámaras Reflex.

Ejemplo:  45 tomas de 20 segundos cada una = 0h15m00s

(de interés relacionado ver EJEMPLOS y procedimiento seguido para obtenerlas)

p.e.:   Realizar 5 veces, exposiciones de 20 segundos, con espacios de 10 segundos :  

Exposure time (s) 

20''

 

Repeat Count  

5

casilla activada

Repeat Period (s)  

10'' 

casilla activada

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·   OBTENCION DE VIDEOS  (.avi)

Obtendremos para cada grabación, 3 videos totalmente idénticos en cuanto al número de fotogramas, tiempo de exposición, velocidad de obturación, etc., que los  denominaremos:  

Ver "Sobre Dark Frame y Flat Field"

1.  Objeto_01.avi”    

Es el vídeo obtenido del objeto de interés, para la captación posible del máximo de detalles, mediante aplicación de filtros UHC, Antipolución, Barlow, Reductoras de distancia focal, inserción de oculares, tiempos de exposición, etc. (ver TABLA_01 para configurar)

2.  “Dark_02.avi”      

Es el vídeo obtenido, tapando el objetivo del telescopio, que servirá para generar el vídep y posterior de tomas negras

Para que la “dark frame  sea compatible, la forma  práctica es grabarla inmediatamente después de la Objeto_01.AVI”, con la misma duración (Pero tapando ahora el objetivo), ya que entonces se mantienen “idénticas características” de grabación. De no hacer las grabaciones “totalmente iguales”, es decir con los mismos parámetros no será aceptada. (Se utiliza para detectar pixels defectuosos y poder restarlos luego de la imagen) *.avi”    

3.  “Flat_03.avi    

Es el vídeo obtenido, con el telescopio quieto sin avance y grabando sobre un fondo uniformemente iluminado (p.e. cartulina blanca mate de 50 x 50 cm)  y situada a cierta distancia para que llene la imagen. (Se utiliza para corregir la diferencia de sensibilidad de los pixels, ya que no todos responden por igual a la misma excitación)

·   Obtención del FLATFIELD  ¿Qué es el Flat field y para qué se utiliza?

4.

Abrimos el tercer vídeo 

File-open vídeo

Flat_03.AVI  

5.

Seleccionamos icono

Full rectangles

 

6.

Seleccionamos icono 

Calculate Result image SUM

 

7.

 File-SAve as 

y lo salvamos como

FLAT.BMP  

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·   Obtención del DARK FRAME  

8.

Abrimos el segundo vídeo

File-open vídeo

Dark_02.AVI  

9.

Seleccionamos icono

Full rectangles

 

10.

Seleccionamos icono   

Calculate Result image SUM

 

11.

File-SAve as

y lo salvamos como

 “DARK.BMP  

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·   Obtención de imagen CONJUNTO  

12.

Abrimos el primer vídeo 

File-openvídeo

Objeto_01.AVI  

13.

Seleccionamos icono 

Full rectangles

 

14.

para activar  ü  automáticamente todas las imágenes (frames), quedando en gris las que estén fuera de los límites aceptados, o activamos las que nos interese por calidad manualmente.  

15

Seleccionamos los iconos de la barra de herramientas "DK" (Dark...) y "FF" (Flat...) y procesamos cada uno con,

16.

Seleccionamos para cada uno "DK" (Dark...) y "FF" (Flat...) el icono Calculate Result image SUM y conseguiremos restarlas de la resultante de imágenes.

Ya tenemos resultados pero muy oscuros.  

17.

Seleccionamos el icono HISTOGRAMA

18. 

Activar  ü  “Use Histograme” y “Unsharp”

19.

Modificar “Radius” p.e. 002 - “Threshold(Umbral) p.e. 025 - “Strength” (forzar contornos) p.e. 250  y “Gamma” p.e. 0,80  

20.

Pulsar “Range” y se acoplarán automáticamente los dos triangulitos al Histograma

Esta opción permite el ajuste de cada color por separado:

All, R,B,Y,L (L-RGB)

21.

Pulsar Soport Color Channels…” (facultativo) restringirá los colores seleccionados

22.

Tras cada modificación pulsar “Update” (actualizado)

y ver resultados obtenidos, hasta verificar pulsando “Update” si aparece una imagen medianamente aceptable en cuanto a los detalles y de salir saturada ejemplo: el planeta Júpiter totalmente blanco, como una estrella (el histograma habrá aparecido en negro), situar el rojo hacia la derecha (o modificar valores), e ir adelantando el verde hasta que aparezca la imagen mínimamente aceptable, con detalles.

Aclaraciones sobre terminología, indicada en el apartado anterior 19º:

Amount / Cantidad:

Indica cuanto aumentaremos el contraste en los bordes o de los límites de la imagen. 

Valores para imágenes de alta resolución (por ejemplo 20 x 30 cm 300 DPI): 150 a 200 %.

Radius / Radio:

Es la cantidad de píxeles afectados al efecto de doble borde que rodean la línea del borde original. 

Empiece a probar con valores entre 1 y 2 para imágenes de alta resolución.

Thereshold / Umbral: 

Expresa el nivel de diferencia entre píxeles adyacentes para que el filtro sea aplicado o no. 

Si colocamos un valor muy bajo, el filtro actuará sobre toda la imagen, generando ruido en las zonas plenas o con poco contraste. Un valor más alto hará que el filtro se aplique sólo en las zonas de transiciones más fuertes. 

Valores para empezar a probar: Entre 2 y 15, depende el tipo de motivo, también para alta resolución.

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ENFOQUE método “FFT (Fast Fourier Transform)

En la imágenes adjuntas, sobre una "Carta de Ajuste para DSLR's", con "CCD, CMOS o NMOS" y simple de "Verificación" en las que se puede ver una de las utilidades del K3CCDTools, hacer de MONITOR para visualizado de las imágenes a captar, para su enfoque previo, controles de Vob., y la ISO, posicionamiento y control de campo, etc., luego también y una vez grabadas se pueden visionar.

M

E330-SCT_F10 - K3.jpg (66562 bytes)

3-CartaAjuste_DSLR's.jpg (791926 bytes)

1-CartaAjuste_DSLR's.jpg (103902 bytes)

pulsar imágenes para ampliar

NOTA:  Si están interesados en estas cartas, podemos enviarlas por e-mail

En la misma se puede ver también la utilidad FFT, control de Histograma, control de tiempo, etc., para conseguir un enfoque preciso.

Método práctico de enfoque “FFT” (Fast Fourier Transform), que permite el mejor enfoque y calidad de la imagen, en cuanto a sus detalles, proporcionando un cuadrado de referencia y tamaño tal que se adapte a la medida del objeto (variando “FFT Size”,  (p.e. Gamma 02, y Slope 10), que situaremos encuadrando la imagen a observar o de referencia (estrella u objeto) y luego manipulando el mando de enfoque del telescopio (mejor con motor y mando a distancia para evitar vibraciones), intentar conseguir una Imagen BIEN enfocada verificando:

Que en la línea roja de la gráfica, sean los trazos del gradiente vertical lo más desarrollados posible, en cuanto a sus formas con variantes definidas y sus magnitudes

El  valor numérico resultará también lo más elevado posible, en cuanto a su magnitud positiva

Y la imagen resultante se presentará también lo mayor posible en cuanto a su diámetro y definición (círculo interno), que irá variando en su tamaño a medida que se enfoque lo mejor posible. (ver imágenes ejemplo de unos resultados)  

Resultante ejemplo obtenido de una Imagen de estrella, BIEN  y  MAL enfocada, habida cuenta que existía un Seeing 6/10, es decir del orden de 5,52 arc.seg.  (ver el Tama SEEING y su TABLA_06)

M

pulsar para ampliar

 

Sigue un segundo ejemplo en siguiente página, ahora con inclusión de un filtro de rechazo de infrarrojos, para conseguir más

M

pulsar para ampliar

 

precisión, ópticamente observando en el enfoque:

Parece claro, que está actuando sobre el Disco de Airy, que concentra en el círculo central un 87% de luminosidad, le sigue una corona negra y la siguiente corona circular con un 7% de luminosidad, más las siguientes que repartirán el 6% restante

M

Enfoques_Colimados.jpeg (68274 bytes)

pulsar para ampliar

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·   Pantalla de trabajo del “K3CCDTools:

·  Pantalla de resultados “FFT” para un BUEN enfoque

·   Pantalla de resultados “FFT” para un BUEN GUIADO:

ESTUDIO de la EVOLUCION del CENTROIDE con la DESVIACION

Calcularemos la resolución de arco que obtenemos con nuestras cámaras de guiado y de fotografía.  

a /

b /

Consecuencia: 

Tenemos mayor resolución de fotografía que de guiado, al contrario de lo que estamos acostumbrados, para invertir esta contradicción debemos utilizar el guiado sub-píxel.

GUIADO SUBPIXEL

El Guiado subpixel se basa en el cálculo matricial de la deriva del centroide que representa una estrella en la matriz del chip, en Ascensión y Declinación.

Representaremos la explicación en el siguiente ejemplo:

....

Estrella centrada

Estrella con deriva

Discos de Airy

Cálculo subpixel del desplazamiento de este centroide de luz en su 3ª fila de imagen, por ejemplo y procurando sea la fila que más celdas tenga ocupadas, conteniendo iluminanción. 

El valor de luz acumulada en cada píxel está representado por un número de 0 a 100 en este ejemplo

Estrella centrada: 

Cálculo centro de 3ª fila del centroide 

(25x1 + 80x2 + 80x3 + 25x4) / (25 + 80 + 80 + 25)  =  posición 2,5

Estrella con deriva: 

Cálculo centro de la misma fila del centroide

(80x1 + 80x2 + 25x3) / (80 + 80 +25)  =  posición 1,70

El desplazamiento a solucionar 

Es la diferencia de las dos posiciones calculadas (posición 2,5 - posición 1,70), que corresponden a la situación del centroide en la matriz, y está definido en este caso en centésimas de píxel.

Consecuencia: 

La resolución de guiado subpixel con pequeñas focales tiene mayor resolución que la de fotografía a mayores focales.

REPERCUSION del SEEING

El Seeing o turbulencia habitual de los observatorios es mayor que la resolución teórica de fotografía astronómica y la de guiado.

Consecuencia:

Sobre-corrección de guiado: 

Si no ajustamos bien los parámetros de guiado en el programa, y no dejamos un margen para que la estrella se mueva con la turbulencia, el autoguiado intentará seguir los rápidos movimientos de la turbulencia, y antes de que haya podido corregirlos ya habrá otros movimientos de turbulencia pues su velocidad es mucho mayor que la de correcciones de guiado. 

Esto creará una cadena de errores sin control en el guiado.

En nuestro programa K3CCDTOOLS la idea de sobre-corrección se asocia a los píxeles muertos alrededor de la estrella que no activaran el autoguiado por deriva de la estrella.

Seeing variable: 

Según la noche y a que altura del cenit apuntemos tendremos un Seeing u otro, esto afectará al umbral de píxel muerto que necesitemos. 

Lo ideal es fotografiar a los objetos en tránsito, es decir en su posición optima de mínima turbulencia.

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ESTUDIO de CURVAS "AR" y "DEC" 

para control de una "Puesta en Estación"

....

Verif-AR_DEC.jpg (88075 bytes)

pulsar para ampliar

Evidentemente antes de proceder a una captación, deberíamos verificar si la montura con su alineación y nivelado, tiende a perfecta, para lo cual el uso de la opción del "K3CCDToos" en su apartado "Drift Explorer" comentado detalladamente en el tema "Puesta en Estación" (tras pulsar el cuadrado guía sobre una estrella y pulsado "Log to File" para que grabe los datos obtenidos en el tiempo, creándose un archivo "Drift000X.csv", que se puede reconocer con el "Peas" para obtener las curvas de seguimiento en "AR" y "DEC", que si la primera tiende a un error menor de 1,5 segundos de arco, la podríamos dejar como buena y la segunda, deberá tender a la horizontal.

Permite una vez situada la montura del Telescopio muy bien nivelada, efectuar el control de alineación mediante las gráficas obtenidas, basándonos en una Estrella, con el fin de que permanezca estable en el centro del Ocular durante como mínimo 45', para un buen seguimiento.

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·   ALINEADO de FOTOGRAMAS  

23.

Seleccionamos con el Mouse la primera imagen  de Objeto_01.AVI que será generalmente la image0000” (imagen de referencia) o la primera activada imagen de buena calidad.

24.

Seleccionamos el icono         (Select center point FFT)

Que aunque básicamente es para alineación, por comparación de la calidad de diferentes fotogramas, también tiene la posibilidad de utilizarse para enfocar:

25.

Seleccionamos sobre el icono (Calculate Result image SUM)

26.

Ya tenemos el resultado obtenido del conjunto de fotogramas

27.

Características del vídeo

28.

Sequence Processing > Project Properties… > Sequence

29.

Indicará características condicionales y resultantes del vídeo, para control registro de nuestro trabajo.

30.

Ahora solo queda guardar la imagen y retocarla

31.

“File-SAve as” formato “BMP”, como Objeto_01.BMP y retocarla con los filtros de “PHOTOSHOP V_7.0” para mejorar el resultado. 

32.

De ejecutar formato “JPG” conviene abrir nuevamente el archivo ahora “Objeto_01.JPG” con “Microsoft Photo Editor” u otro y guardarlo tras retoque si procede, lo que permitirá su incorporación en documentos Microsoft Office, con una mayor facilidad.

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MEJORANDO EL RESULTADO CON “PHOTOSHOP V7”  

1. 

    Convertir a escala de grises:

        Menú Imagen > Modo > Escala de grises

3.

     Conseguir que se distingan  los detalles con:

        Menú Imagen > Ajustar > Brillo/contraste

5.

     Enfoca hasta conseguir el resultado deseado:

        Menú Filtro > Enfocar

 

Ejemplo de un tratamiento de imagen, obtenida con enorme "Contaminación lumínica" en presencia de los efectos de una gran  ciudad, de una zona de la Vía Láctea muy rica y tras procesos de tratamiento, se puede obtener una imagen verdaderamente llamativa.

....

Ejem_Tratamiento.jpg (140790 bytes)

pulsar para ampliar

Naturalmente la experiencia en estos retoques y calidad artística del que los aplique, permitirá obtener la mejor calidad final, ya que este es un simple ejemplo del procedimiento, mejorable notablemente.

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COMO OBTENER RESULTADOS ESPECTACULARES

En este caso necesitaremos una secuencia de imágenes cuanto mayor en número mejor de la zona u objeto con las que poder obtener la media de cada par de imágenes, actuando con el “Photoshop”:  

7.

Cargar la primera imagen y convertirla a la Escala de grises.

8.

En el menú Imagen encontrarás la opción "Tamaño de imagen".  

Modificar para darle a la imagen el doble de su tamaño inicial.

Necesitamos que a imagen esté a 640 x 480 pixeles.

9.

Dejar activada la opción "Restringir proporciones"

10.

Sin cerrar la primera imagen repetir el proceso anterior con la segunda tomada.

11.

Seleccionar la segunda imagen preparada y copiarla. 

12.  

Después seleccionar la primera imagen preparada y pegar lo copiado

13.

Pincha la pestaña Capas y sitúate sobre la Capa_1

14.

Deberás tener seleccionado:

15.  

"Diferencia" en el primer desplegable y

16.

"Opacidad en el segundo

17.

Ajustar las capas.

Para ello mover la nueva Capa_1 sobre la otra hasta obtener un cuadro totalmente negro.

Vuelve a seleccionar "Normal" en el desplegable anterior.

Ya con la Capa 1ª a la vista, aplicarle una Opacidad del 50%.

Clikear:

Capa > Acoplar imagen.

18.

Guardar la imagen resultado en formato BMP

  • Repetir el proceso con cada par de imágenes y cuando llegamos a la imagen final  como media de todas las anteriores, sólo quedará aplicar:

Menú Imagen > Ajustar > Brillo / Contraste

Menú Filtro > Enfocar o otros según casos

Menú Filtro > Pasa Altos > Duplicar Original y nombrar como "Copia" > Duplcar de nuevo y nombrar como "Máscara" > Ajustando 20 pixels p.e.

En "Copia" > Aplicar Imagen seleccionando "Máscara" al 20% p.e. > Guardar

Mediante "NoiseWare 2.5" p.e., tomar la imagen y tratar p.e. con el modo "Stronger Color Noise" y ver resultado obtenido.

En formato JPG, que aunque de menor calidad por estar comprimida, es operativa, el formato GIF no tiene la calidad necesaria para una imagen de Astronomía.

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APLICACIÓN “RAW” o “NO-RAW” en la CAMARA

Para el modo RAW (Grabación de datos sin comprimir ni procesar) o NO RAW (color optimizado), no hay ningún peligro, simplemente cambiar el firmware (su programación interna) a la cámara.   

Se hace con el ordenador y un par de programas.(ver transformar una CCD_WebCam a modo RAW)

Si quieres acomodar la cámara para “larga exposicion”, necesitarás la modificación física, que ésta sí es peligrosa, por tener que cambiar circuitos de la CCD_WebCam basándose en soldador, tester, etc, y experiencia en electrónica (ver transformación de WebCam a modo RAW)  

Modificación física

"peligrosa"   

si quieres para larga exposición

Modificación firmware

“no peligrosa”

tanto en Color como B/N.  

SEGUIMIENTO

Una vez transformada la cámara CCD_WebCam, ya siempre que trabajemos con ella en "Larga exposición" actuará de este modo RAW, que resulta monocolor, por tanto y para restablecer el color RGB, deberemos aplicar cualquiera de los filtros al respecto (Fast o Quality) y luego sumarlas.

Evidentemente si la opción es la más compleja y paso a paso por suma de las posibles L-RGB, deberemos aplicar para cada imagen el apropiado, luego sumarlas y guardarlas como p.e.:  Image_L.BMP, Image_R.BMP, Image_G.BMP,  Image_B.BMP,

DESDE INICIO

Una vez cargado el vídeo, alineado y sumado :  

1.

Aplicar "Histograma" y veremos que la imagen es monocromo  

2.

Entrar en "Input Image Filter" > Seleccionar el adecuado para esa cámara (ya siempre será el mismo):

Modalidad de aplicación rápida:

Raw RG fast - Raw GR fast - Raw BG fast - Raw GB fast

Modalidad de aplicación lenta y por tanto de mayor calidad:

Raw RG Quality - Raw GR Quality - Raw BG Quality - Raw GB Quality -

3.

Una vez pulsado el filtro deseado > "Calculate Image Sum" para sumar las imágenes ya con el filtro  

4.

Aplicar "Histograma" y veremos que la imagen es ya tricolor RGB > actuar con el mismo del modo ya explicado > Guardar Imagen, lo que nos permite obtener una imagen BMP, que será tratada posteriormente con el Photoshop p.e.

Por su interés relacionado, ver: Transformación de una CCD_WebCam a modo de trabajo RAW 

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COMPOSICION OPTICA RECOMENDADA

1.

Planetaria    

Proyección por ocular  

p.e.: Sol, Luna, Júpiter o Saturno 

2.

Pequeñas galaxias y cúmulos globulares

Foco primario

p.e.: M57, M104, M97   

3.

Grandes galaxias, nebulosas y cúmulos 

Teleobjetivo 135 - 400 mm  

p.e.: M42, M31

4.

Grandes objetos 

Teleobjetivo de 50 mm (en modo PiggyBack)  

p.e.: Cometas  

La búsqueda del objeto a fotografiar se realiza normalmente con el buscador de telescopio, en el mejor de los casos un sistema de 8 x 50 con retículo iluminado, suficiente para encontrar grandes objetos y centrarlos en la cámara.

No obstante los sistemas informáticos disponen de Previsualización y Retículo, que permiten su seguimiento, aunque lo mejor sea una Guia fuera de eje con Ocular reticulado o más práctico, situando una CCD_WebCam que se visualiza en el retículo del software, eitando tener que ver en el Ocular.

Como Planetas, Sol, Luna, se selecciona la velocidad del vídeo (fps = frames por segundo) y la duración, por ejemplo:  30 f/s x 60 s = 1800 f  

La cantidad de tomas que salen de esta combinación de velocidad y duración es obvia.  (ver orientativa para composiciones y tipos de Telescopios y Cámaras  TABLA_01  y  EJEMPLOS con IMÁGENES)

En este caso, no hacen falta "Dark Frames" ni "Flat Fields", pero si tiene sentido hablar de velocidades (fps) y duración del vídeo, no así el decir que las tomas son de 50 milisegundos de duración (a 20fps, por ejemplo).

(No estás grabando un vídeo, estás haciendo distintas tomas, que luego por comodidad se guardan como si fuera un vídeo (cada fotograma una toma).

En este caso se habla de número de tomas y duración de las mismas, no teniendo sentido hablar de frames por segundo (fps), ya que en un segundo no se han tomado 1, ni 2, ni 20 tomas, etc., como antes, se ha tardado varios segundos en realizar cada una de las tomas.

Como las fotografías las estamos realizando con una CCD_WebCam, que se acerca más a una vídeo cámara que a una de fotos-química, el Driver que lo hace funcionar tiene las opciones que traería una videocámara:

No olvidemos que la cámara tiene la posibilidad de realizar fotos únicas (botón en la parte superior) y para este caso (foto individual) es el que se utiliza la opción "velocidad del obturador" (Vob).

Los efectos que se derivan de poner un parámetro del Driver, a uno u otro valor se verá en el resultado, pero algunos no tienen sentido físico como por ejemplo la velocidad del obturador (Vob) y los (fps) en el caso de Larga exposición y como vamos a utilizar la CCD_WebCam para fotografía, amoldar estas configuraciones a cada caso:

El modo RAW por ejemplo no funciona seleccionando otro valor. Este valor de 5fps se selecciona porque hay que poner algo, pero no porque estemos capturando a 5fps.

EJEMPLO PRACTICO

Para que lo comentado, se traduzca en práctica, adjunto una muestra sobre una captación muy simple, de una imagen concreta obtenida con el teleobjetivo situado en la cámara digital directamente y a unos 750m de distancia, comentándola paso a paso y siguiendo los nombres de los iconos situados en la barra de herramientas del "K3CCDTools", en cada proceso y naturalmente situando los diversos controles con valores de forma apropiada y para esa concreta imagen del ejemplo:

GRABACION

CONTROLES DE IMAGEN:

CONTROLES DE CAMARA

Balance de Blanco

Exposición

VIDEO SEQUENCE CAPTURE TIMER

Estará captando durante 20 segundos

..

K3CCD_0001.jpg (38712 bytes)

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VIDEO CAPTURE

RETICLE

OBTENIENDOSE

Un video en formato "avi", en el ejemplo será el:   K3CCD_0019.avi  --- 128MB ---  

SEQUENCE PROCCSSING

clip_image004.jpg (32258 bytes)

....

clip_image005.jpg (35115 bytes)

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POST PROCESSING ver Aclaraciones de terminología

GUARDAR IMAGEN COMO

___________

PROCESADO con "PLANETARY WIZARD", para imágenes de Planetaria

  1. Muy rápida y 

  2. "Automatic Aligning Frames", más lenta y aparece la gráfica del proceso 

    -- lo perfecto deberia ser paralelas --

___________

RETOCADO

Utilizando el programa apropiado y solo a título orientativo, ya que el Procesado y Retocado son un tema que merece por su complejidad, un apartado concreto dedicado, hasta y entre otros, con sus Atributos para imagen, Filtros, Máscaras, etc., conseguir el resultado apetecido, con un simple ejemplo de actuación:

"Photoshop 7.0" , por ejemplo y entre muchas de sus posibilidades:

- Aplicar Imagen de Máscara > P.e. Añadir al 20% (hay muchas variaciones posibles para cada obtención de resultados)

- Filtros > Ruido > Medio > 1,5 ó 2 máximo de radio de pixel (para eliminar el entramado y otros efectos molestos)

- Imagen > Ajustes de Imagen, Contraste, etc., según necesidades

- etc., etc., y con el 

"NoiseWare 2.5" para resaltar la crominancia y reducir ruidos de imagen y otros añadidos, que incrementan el peso de la imagen, sin ser vistos,  etc.,

PROCEDER AL RETOCADO DE LA IMAGEN 

"K3CCD_0016.bmp"

Seguir como en el caso anterior para RETOCADO, hasta conseguir K3CCD_0016-Filt_GR.jpg -- 0,168MB -- que estará en color anaranjado y B/W como K3CCD_0016-Filt_GR- BW.jpg -- 0,129MB -- y la misma sin aplicar el Raw GR Qualiity, en este caso para mi cámara, en K3CCD_0016-BW.jpg -- 0,075MB --

"K3CCD_0019.bmp"

Acabando en esta imagen conseguida  K3CCD_0019.jpg  -- 0,041MB -- a simple título de ejemplo en la que tampoco se ha tenido en cuanta un ajuste de enfoque crítico, ya que de lo único que se trataba es de seguir los pasos, que esperamos sean de ayuda y dejando al que los siga, imprima su natural experiencia.

M

K3CCD_0016 - C1.jpg (77162 bytes)

K3CCD_0016-C1-FiltGR-orig.jpg (140262 bytes)

RT_NW-RT_K3CCD_0019.jpg (40962 bytes)

K3CCD_016.bmp 

Modo RAW

K3CCD_016.bmp K3CCD_0019.bmp

pulsar imágenes para ampliar

___________

ENLACE con "Cartes du ciel" - Aplicación "Guiar el Telescopio desde el PC" -

Una vez efectuadas totalmente las maniobras de localización y seguimiento desde el programa "Cartes du ciel", el uso de K3CCDTools 3, nos permite, el enfoque del Objeto a observar, por el método FFT, indicado en este tema y naturalmente el control del seguimiento, entre otras posibilidades, necesarias para una grabación en modo Larga Exposición..

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PROCESAMIENTO de IMÁGENES   ( con RegiStax )

Como referencia antes de actuar con su versión más avanzada y del mismo Autor Peter Katreniak de Slovakia, denominada K3CCDTools con muchísimas más posibilidades, indicaremos que 

....

Técnicamente consigue aumentar la relación señal / ruido y matemáticamente obtener una "media ponderada" por tanto el resultado es muy fiel a la realidad. Tanto es así que incluso se consiguen resultados muy espectaculares superando ampliamente el poder resolutivo del telescopio y al menos en muchas ocasiones podemos eliminar de forma apreciable el efecto negativo de la turbulencia.

En la pantalla ALIGNING se pueden ajustar:

Activar sólo si hay oscilaciones en la posición del planeta

Conviene activar Auto-optimisation y Fast optimize

Actuar sólo sobre "Lower quality" para indicar el mínimo de calidad de los fotogramas a usar.

Como orientación ajustar entre 85% y 90%.

Debe estar alrededor de 10 píxeles.

"Start" entre 2 y 4 para mantener "Quality" entre 0,1 y 0,2.

"Width" se ajusta mirando el gráfico "Properties" hasta que la línea verde de la derecha toque el final de la curva roja.

Se pulsa para comenzar el proceso de integración.

Podemos seguirlo pero NO interrumpir porque (no hay la opción).

A continuación llegamos a la pantalla donde aparecerá la imagen integrada (si ha tenido éxito la operación).

A la derecha aparecen unos cursores deslizantes que se manejan mejor en modo "Dyadic". De forma directa vemos lo que ocurre cuando los deslizamos: Se incrementa el contraste de los detalles a diversos niveles. Los  usados serán el 2:2 y el 3:4

Dependiendo del gusto del usuario el grado de realce a aplicar.

Ajustar "Contrast" y "Brightness" hasta conseguir aspecto deseado.

Tras grabar la imagen hay que elaborar el parte ó informe con los datos que la acompañan. Resulta interesante realizar una secuencia con las diversas imágenes recogidas en cada sesión ó bien comparando la evolución a lo largo de varios días.

Por supuesto hay que anotar con precisión, hora y longitud del meridiano central.  

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Ver también por interés relacionado, el tema   EJEMPLOS con IMÁGENES relacionado con las imágenes obtenidas y el procedimiento operativo práctico de cómo se han obtenido, no olvidando la revisión periódica de   COLIMACION  y PUESTA en ESTACION por prestaciones y precisión en detalles, que aporta sobre el resultado final.

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UR  08/09/2009