Transcript Astrofotografie mit einer digitalen Spiegelreflexkamera Verarbeitung von DSLR-Rohdaten, Addition, Darkframe und FlatfieldKorrektur, Filter und Ästhetik 02.11.2015

Astrofotografie mit einer digitalen
Spiegelreflexkamera
Verarbeitung von DSLR-Rohdaten,
Addition, Darkframe und FlatfieldKorrektur, Filter und Ästhetik
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Inhaltsverzeichnis
I. Einleitung
II. Rohdaten erstellen
III. Dunkelbildabzug (Fitswork)
IV. Addition (Fitswork)
V. Histogramm-Anpassung (Photoshop)
VI. Künstliches Flatfield (Photoshop)
VII.Filteranwendung (Fitswork)
VIII.Resultat
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I. Einleitung
Diese Präsentation soll ein Schema darstellen, mit dem schnell
und effektiv Rohdaten aus der digitalen Astrofotografie zu
ästhetisch ansprechenden, aber unverfälschten Bildern
verarbeitet werden können.
Dabei kommen Bilder im Canon-RAW-Format und die
Bildbearbeitungssoftware Fitsworks (Freeware) sowie der
Adobe Photoshop zum Einsatz.
Die Angaben können u.U. auch auf andere Software und
Dateiformate übertragen werden.
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I. Einleitung
• Zur Verarbeitung anhand dieser Anleitung
wird folgende Software verwendet:
 Fitswork (Freeware)
http://freenet-homepage.de/JDierks/softw.htm
Das RAW-Plugin muss ebenfalls installiert werden (laut Anleitung)
 Adobe Photoshop CS2 (oder vergleichbares)
http://www.adobe.de
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I. Einleitung – Ziele
Die Bearbeitung von Astrofotos hat folgende Ziele:
1. „Glätten“ des Rauschens
 Durch Addition mehrerer Einzelbilder
Thermisches Rauschen entsteht dadurch, dass einzelne Pixel durch Wärmeeinflüsse
anstelle eines eintreffenden Photons „angeregt“ werden. Folgende Einflüsse
verschlechtern u.a. die Bildqualität durch Rauschen:
Geringes Rauschen
Niedrige Umgebungstemperatur
Niedrige Belichtungszeit
Niedrige Signalverstärkung
(ISO Empfindlichkeit)
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Starkes Rauschen
Hohe Umgebungstemperatur
Hohe Belichtungszeit
Hohe Signalverstärkung
(ISO Empfindlichkeit)
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I. Einleitung – Ziele
Die Bearbeitung von Astrofotos hat folgende Ziele:
1. „Glätten“ des Rauschens & Einsparung von Belichtungszeit
 Durch Addition mehrerer Einzelbilder
Einzelbild
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Summenbild aus 6 Bildern
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I. Einleitung – Ziele
Die Bearbeitung von Astrofotos hat folgende Ziele:
2. Entfernung von Hotpixeln & Rauschen durch Bauteilwärme
 Durch Subtraktion eines Dunkelbilds
Ein Dunkelbild wird erzeugt indem der Objektivdeckel bzw. der Verschluss des Teleskops
während einer gesamten Belichtung auf dem Objektiv / Teleskop gelassen wird. Es muss bei
gleichen Bedingungen wie die zu verbessernde Aufnahme gemacht werden, also
•
•
•
•
Gleicher Belichtungszeit
Gleicher Umgebungstemperatur
Gleicher ISO-Empfindlichkeit
Ebenfalls im RAW-Format
So entsteht ein schwarzes Bild, bei dem die gleichen Pixeln ohne Anregung ausbelichtet
sind, wie in der zu bearbeitenden Aufnahme.
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I. Einleitung – Ziele
Die Bearbeitung von Astrofotos hat folgende Ziele:
2. Entfernung von Hotpixeln & Rauschen durch Bauteilwärme
 Beispiel:
-
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=
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I. Einleitung – Ziele
Die Bearbeitung von Astrofotos hat folgende Ziele:
3. „Absetzen“ des Objekts vom Hintergrund
 Durch Bearbeitung des Histogramms
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I. Einleitung – Ziele
Die Bearbeitung von Astrofotos hat folgende Ziele:
4. Eleminieren der Vignettierung
 Durch Division durch eine Flatfield-Aufnahme
Vignettierung ist ein konzentrischer Helligkeitsabfall nach außen hin. Sie entsteht z.B.
dadurch, dass der rechteckige Sensor der Kamera durch Abschattung des Okularauszugs
nicht gleichmäßig ausgeleuchtet wird.
-
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=
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I. Einleitung – Ziele
Die Bearbeitung von Astrofotos hat folgende Ziele:
5. Künstliche Bearbeitungen
 Durch Anwendung von sog. „Filtern“ (math. Algorithmen)
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II. Rohdaten erstellen
Einstellung der Kamera (CANON EOS XXXD):
• Zu bearbeitende Fotos sollten ausschließlich im RAW-Format erstellt
werden, um die komplette Farbtiefe zur Verarbeitung zur Verfügung zu
haben. Im Menu 1 der Kamera kann das Format eingestellt werden:
• Außerdem sollte einmalig sichergestellt sein, dass als Farbraum im Menu 2
„sRGB“ gewählt ist:
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II. Rohdaten erstellen
Einstellung der Kamera (CANON EOS XXXD):
Erstellung der Objektfotos
• Bei den DSLR-Kameras der Canon EOS Serie hat sich das beste SignalRauschverhalten bei ca. ISO 800 bewahrheitet.
• Je nach Objekt sollten hier mindestens 5 bis beliebig viele
Einzelaufnahmen von 300 bis 600 Sekunden Belichtungszeit erstellt
werden.
• Bei ganz schwachen Objekten kann auch mit ISO 1600 gearbeitet werden.
• Dann sollte die Belichtungszeit aber 300 Sekunden nicht überschreiten.
• Es ist außerdem sehr wichtig, die kamerainterne automatische
Bildrotation auszuschalten
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II. Rohdaten erstellen
Einstellung der Kamera (CANON EOS XXXD):
Erstellung der Darkframes
• Unter gleichen Voraussetzungen (Temperatur, Empfindlichkeit,
Belichtungszeit) werden mindestens 3 Bilder bei aufgesetztem
Objektivdeckel bzw. Teleskopdeckel gemacht. Die Außentemperatur sollte
notiert werden, damit diese Darkframes auch später noch verwendet
werden können. In der Ordnerbenennung sollte alles dieser Informationen
enthalten sein.
• Flatfield-Aufnahmen müssen keine erstellt werden. Wir werden uns auf
die Erstellung eines künstlichen Flatfields beschränken.
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III. Dunkelbildabzug
Dateistruktur:
• Die erstellten Objektbilder werden zunächst in einen Ordner auf der
Festplatte kopiert. Die Dateistruktur sollte in etwa so aussehen:
C:\Bilder\Cirrusnebel
• Außerdem befinden sich die Darkframes in einem separaten Ordner, z.B.:
C:\Bilder\darks_300d_480s_iso800_19Grad
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III. Dunkelbildabzug
Erstellen eines Masterdarks:
•
Software: Fitswork
Klicken auf Datei -> Masterdark/ -flat erstellen oder Funktionstaste F6
1. Ordner mit den Darkframes auswählen.
2. Darkframes in das rechte Feld unter
dem Reiter „Darks“ ziehen.
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2
3. Zieldatei …\Masterdark.fit wählen
4. Methode auswählen (Standard:
„Mitteln“)
3
5. Auf Erstellen klicken
4
5
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III. Dunkelbildabzug
Erstellung einer Bayer-Matrix:
•
•
Software: Fitswork
Öffnen sie eine beliebige der RAW-Dateien mit Fitswork
Klicken sie auf Bearbeiten -> CCD -> Farb-CCD zu RGB Bild
1. In der Dropdownliste „Bayer Pattern, V.N.G…“ oder „Bayer
astro“ wählen.
1
2. Auf das Symbol für Speichern klicken.
2
3. Speichern sie die Bayer-Matrix z.B. im Ordner C:\Bilder als
„bayer.fcm“ ab.
4. Auf „Fenster zu“ klicken (nicht „Generier Bild“)
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III. Dunkelbildabzug
Abzug des Masterdarks:
•
Software: Fitswork
Klicken auf Datei -> Batch Bearbeitung oder drücken von F5
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1
2
8
5
9
6
3
1.
2.
3.
Erste Datei der Objektbilder
wählen
Zieldatei z.B. „light“ nennen
Auf „>“ klicken
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4.
5.
6.
7.
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Als Bearbeitungsschritt „Bild
subtrahieren“ wählen
Die vorhin erstellte
„Masterdark.fit““ wählen
Haken wie dargestellt
Auf „>“ klicken
8.
Als Bearbeitungsschritt
„FarbCCD nach RGB“ wählen
9. Die zuvor erstellte Datei
„bayer.fcm“ wählen
10. Auf „Start“ klicken
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III. Dunkelbildabzug
Abzug des Masterdarks:
•
•
Software: Fitswork
Nun haben wir das Dunkelbild abgezogen und die Schwarz-weiß-Rohdaten nach
dem Bayer-Schema in ein Farbbild gewandelt.
Die neuen Dateien würden nach unserem Benennungsschema light_000x.fit
heißen. Die Ordnerstruktur des Objektbild-Ordners stellt sich nun wie folgt dar:
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IV. Addition
Summenbild erstellen:
•
Software: Fitswork
Die bei der Dunkelbildsubtraktion entstandenen Bilder müssen nun zu einem
Summenbild addiert werden. Dazu öffnen wir erneut die Batch Bearbeitung
1
5
2
3
6
4
7
8
1.
2.
3.
4.
Auf das Symbol „Neu“ klicken
Als Anfangsdatei die erste der zuvor
erstellten Bilder mit abgezogenem
Darkframe wählen (z.B. light_0001)
Die Zieldatei benennen (z.B. „result“)
Auf „>“ klicken
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5.
6.
7.
8.
Als Bearbeitungsschritt „Zur
Zieldatei addieren“ wählen
Wegen Bildfeldrotation ist eine
Ausrichtung an 2 Sternen nötig
Funktion wählen („Add“ = Standard)
Auf „Start“ klicken
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IV. Addition
Ausrichten:
•
Software: Fitswork
Nun öffnen sich nach und nach die Einzelbilder, um die Ausrichtung an zwei
Sternen vorzunehmen:
1.
2.
1
2
3
3.
4.
2
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5.
Wenn nötig stellen Sie die Ansicht auf
25%, damit das ganze Bild zu sehen ist.
Ziehen Sie je eine sog. „Search-Box“
um zwei möglichst diagonal liegende
Sterne. Diese sollte aber nicht zu hell
(Durchmesser groß) sein. Eine SearchBox kann durch halten der linken
Maustaste aufgezogen werden.
Klicken Sie auf „OK, weiter“
Nun öffnen sich je einzeln die
Folgebilder. Sollten sich die gewählten
Sterne nicht in der Search-Box
befinden, kann diese durch halten der
linken Maustaste an den richtigen Ort
gezogen werden.
Bestätigen sie jeweils mit „OK, weiter“
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IV. Addition
Speichern:
•
•
Software: Fitswork
Das fertige Bild öffnet sich in Fitswork von selbst. Auf ihm wird aber im Normalfall
außer den Sternen nicht sehr viel zu sehen sein, da das Histogramm noch nicht
angepasst ist. Genau das wollen wir im nächsten Schritt machen, weshalb die
Datei in einem anderen Dateiformat gespeichert werden muss.
Dazu gehen wir auf Datei -> Speichern unter und wählen als Dateityp das TIFFFormat aus
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V. Histogramm-Anpassung
Gradationskurve:
•
•
Software: Photoshop
Nun wechseln wir also in ein Bildbearbeitungsprogramm wie Adobe Photoshop
oder ein Vergleichbares
Dort öffnen wir die zuvor gespeicherte TIFF-Datei
•Auf dem Bild ist auch hier nicht viel zu
sehen
•Über „STRG-M“ öffnen wir die
Gradationskurve. Dort können wir
gewisse Helligkeitsstufen zu anderen hin
verschieben.
•Die Anpassungen können für alle drei
Farbkanäle gleichzeitig (RGB) oder für
jeden Kanal einzeln ausgeführt werden.
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V. Histogramm-Anpassung
Gradationskurve:
Software: Photoshop
•
Wir verändern die Gradationskurve durch ziehen von Kurvenpunkten, so dass sie
wie diese aussieht:
•
•
Wir bestätigen mit OK
Und führen diese Aktion noch ein zweites Mal auf die gleiche Weiße aus.
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V. Histogramm-Anpassung
Histogramm:
•
•
Software: Photoshop
Im Histogramm, welches wir über die Tastenkombination „STRG+L“ öffnen, ist die
Häufigkeit über jeder Helligkeit abgebildet. Wenn wir dieses nach oben begrenzen,
können wir einen hohen Helligkeitsgewinn erzielen. Die Anpassungen können für alle
drei Farbkanäle gleichzeitig (RGB) oder für jeden Kanal einzeln ausgeführt werden.
:
•So könnte das Histogramm
nach der Anpassung der
Gradationskurve aussehen
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•Und so verändern wir den
Weiß- und Grauwert
•So sieht das Histogramm nach
dem Klicken auf OK aus.
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V. Histogramm-Anpassung
Histogramm:
•
Software: Photoshop
Das Bild sieht dann ungefähr so aus:
Nun ist die Vignettierung
deutlich zu sehen, welche wir im
nächsten Schritt ausmerzen
wollen.
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VI. Künstliches Flatfield
Flatfield erstellen:
Software: Photoshop
1.
2.
1
Zunächst klicken wir auf die
Pipette
Oben stellen wir ein, dass die
Hintergrundfarbe als Durchschnitt von 5x5 Pixeln
gepickt wird.
2
4
3.
5
4.
3
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5.
Dann picken wir zuerst den
Hintergrund in einer Ecke, wo
innerhalb von 5x5 Pixeln keine
Sterne vorhanden sind.
Dann vertauschen wir die
beiden in der Werkzeugleiste
abgebildeten Farben.
Und picken nun noch einen
Hintergrund nahe des Zentrums
der Vignettierung, aber ohne
ein Gebiet mit Nebel
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anzuklicken.
VI. Künstliches Flatfield
Flatfield erstellen:
Software: Photoshop
3
1.
2.
3.
2
4.
5
5.
6.
4
6
1
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Dann erstellen wir eine neue
Ebene.
Wir klicken auf das Symbol für
einen Farbverlauf.
In der Einstellungsleiste (oben)
wählen wir den radialen Verlauf
(Rest wie hier gezeigt).
Wir vergewissern uns, ob wir in
der neuen Ebene arbeiten.
Nun klicken wir in die Mitte der
Vignettierung, und halten die
linke Maustaste gedrückt…
…und ziehen den Mauszeiger in
die Ecke, wo wir zuvor den
dunkleren Farbton mit der
Pipette aufgenommen haben,
und lassen dort los.
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VI. Künstliches Flatfield
Flatfield erstellen:
Software: Photoshop
•Der Farbverlauf sollte in etwa so aussehen
•Wir invertieren diesen mit der
Tastenkombination STRG+I
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•Dabei müsste sowas in dieser Art
herauskommen.
29
VI. Künstliches Flatfield
Flatfield erstellen:
1.
1
2
2.
3.
3
4.
5.
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Software: Photoshop
Im Ebenen-Fenster wählen wir
„Farbig nachbelichten“ oder
„Color burn“
Dann stellen wir die Deckkraft
(Opacity) so ein, dass ein
ebenes, aber nicht zu schroffes
Bild entsteht.
Wenn wir mit dem Ergebnis
zufrieden sind, klicken wir mit
der rechten Maustaste auf die
hinzugefügte Ebene (Ebene 1 /
Layer 1) und wählen ganz unten
„Bild ebenen“ / „Flatten Image“
und die Ebenen werden vereint.
Nun können wir erneut am
Histogramm schrauben.
Zu guter letzt abspeichern und
wir sind im Photoshop fertig.
Hinweis: Soll Kapitel VII nicht angewandt werden und
das Bild endgültig als JPEG gesichert werden, muss
Bild->Modus->8Bits/Kanal
(bzw.
Image->Mode>8Bits/Channel) gewählt sein, bevor man das Bild als
JPEG speichern kann. Ansonsten arbeiten wir mit der
TIFF-Datei weiter.
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VII. Filteranwendung
Sternradius verkleinern:
•
Software: Fitswork
Wir öffnen die TIFF-Datei in Fitswork.
1.
2.
3.
1
4.
5.
Wir klicken auf Bearbeiten -> Schärfen ->
Sternradius verkleinern. Das Bild öffnet sich in
einem neuen Fenster
Ein Fenster mit den Einstellungen öffnet sich.
„Radius“ beschreibt den Faktor, um welchen
der Radius eines Sterns verkleinert wird.
„untere Schwelle“ beschreibt die Mindestgröße
eines Sterns der mit einbezogen werden soll.
Wir klicken auf „Prüfen“
3
4
2
5
6
6.
7.
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7
Mit den Werten 2,5 für Radius und 0,2 für
untere Schwelle stellt sich dieses Bild ein. Wenn
Wenn wir zufrieden sind, dann auf „Okay und
speichern nicht vergessen.
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VII. Filteranwendung
Hintergrund glätten:
•
Software: Fitswork
Vor allem wenn nur wenige Aufnahmen zum Addieren bereit standen kann der
Hintergrund noch ziemlich verrauscht aussehen:
2
1.
2.
Wir klicken auf Bearbeiten -> Glätten -> Gauss
glätten.
Erneut wird eine Kopie des Bild geöffnet und
das Einstellungsfenster kommt zum Vorschein.
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4
3.
4.
Wenn wir mit den Standardwerten prüfen,
stellt sich obiges Resultat ein.
Wenn zufrieden, dann auf Okay und Speichern.
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VIII. Resultat
•Das Rohbild, komplett unverarbeitet
sah so aus:
•Das nach diesem Schema bearbeitete
Bild so:
Lieder war hier das falsche Darkframe im Einsatz (andere Umgebungstemperatur), weshalb am rechten Rand das Rauschen zu sehen ist.
Viel Spaß beim Ausprobieren!!!
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