Traitement LRVB avec Imagix

Imagix est un logiciel écrit par Stéphane Dumont pour Mac OS X. Il permet un traitement d'image rigoureux et reproductible pour les images CCD et APN. Nous ne nous intéressons dans ce tutoriel qu'au traitement des images LRVB obtenues par une SBIG ST-10.

Les images brutes

Nous prenons comme exemple les images de M57 réalisées par S. Dumont avec sa ST-10. Nous disposons, en format eicf (format Fits compressé sans pertes utilisé par Equinox Image) :
 
- images filtre L, 180 sec, bin x2 : 26
- images filtre B, 300 sec, bin x2 : 4
- images filtre G, 300 sec, bin x2 : 4
- images filtre R, 300 sec, bin x2 : 5

- PLU filtre L, 1 sec : 7
- PLU filtre G, 2 sec : 7
- PLU filtre B, 3 sec : 7
- PLU filtre R, 7 sec : 7

Les images thermiques correspondent aux temps de pose utilisés ci-dessus :
- Images Thermiques 1 sec : 5
- Images Thermiques 2 sec : 5
- Images Thermiques 3 sec : 5
- Images Thermiques 7 sec : 5
- Images Thermiques 180 sec : 9
- Images Thermiques 300 sec : 7

Visualisation

Il peut être utile commencer par visualiser plusieurs images de même nature, pour cela :
- Sélectionner les images (Edition->Sélectionner des images... et les cocher toutes, mémoriser)
- Choisir une image. Noter que pour l'image active, les boutons Fermer-Réduire- Agrandir sont en couleur
- Dans Visualisation->Luminosité et contraste, choisir un seuil bas et une dynamique de visualisation, on peut également cocher ajustement selon l'histogramme et Adopter.
- En tenant la touche Ctrl enfoncée tout en cliquant sur Modifier, on applique le même réglage de visualisation à toutes les images sélectionnées
- On peut faire un affichage alterné deux à deux avec Visualisation->Affichage alterné, on peut jouer sur la vitesse avec Shift+flèche gauche ou droite.
- On peut aussi afficher en plein écran par Visualisation->Affichage plein écran, avec ou sans affichage du nom de l'image (réglable dans Préférences->Affichage) et passer d'une image à la suivante ou à la précédente avec les touches flèches du clavier. - On peut lire les valeurs des pixels en affichant la palette (Image->Palette) et en sélectionnant son onglet de gauche (XY RVB) : sont indiquées les coordonnées XY du pixel lu, une fraction donnant en numérateur la valeur réelle sur 16 bits, en dénominateur la valeur de visualisation sur 8 bits, et enfin les valeurs de visualisation RVB sur 8 bits (pour les images monochromes, R=V=B mais seulement si la table des couelurs est une table de gris).

Réalisation des images thermiques maîtres


Ouvrir dans Imagix tous les images thermiques ayant un temps de pose identique (avec Ficher->Ouvrir... ou toute autre méthode habituelle avec OS X).

Faire Traitement->Compositer... et cocher les images (ou cliquer sur Toutes les images pour toutes les sélectionner).

Vérifier qu'aucune correction n'est apportée, c'est-à-dire qu'on a rotation, translations et coefficient additif à zéro, grandissement et coefficient multiplicatif à 1. Dans Calculer pour chacun des pixels de l'image, sélectionner la médiane des valeurs et Interpolation bilinéaire. Ici, le Nombre minimal de valeurs doit être égal au nombre d'image sélectionnées.

Cliquer sur Compositer.

Lire le Compte rendu de compositage, en particulier la contribution de chaque image (à la fin) : les pourcentages doivent être raisonnablement proches les uns des autres et sans tendance claire (par exemple une augmentation continue). Fermer le Compte rendu.

On peut éventuellement renommer l'image produite : Edition->Renommer l'image
Sauver l'image dans un répertoire dédié avec un nom évocateur (Fichier->Enregistrer sous...)
Fermer toutes les images (Fichier->Fermer toutes les images).

Répéter le processus pour chaque série de images thermiques. On dispose donc d'une image thermique maître pour chaque temps de pose utilisé (6 dans cet exemple, car le temps de pose est le même pour R, V, B).

Réalisation des PLU maîtres


Ouvrir les PLU (plages de lumière uniforme) d'une série et l'image thermique maître correspondant (de même temps de pose).

Ouvrir Traitement->Prétraitement. Dans l'onglet Images brutes, cocher tous les PLU. Dans l'onglet Image thermique et PLU, cocher Soustraction d'une image thermique, et choisir l'image thermique maître dans le menu déroulant.  Décocher Soustraction adaptative. Ne pas toucher aux autres onglets. Cliquer sur Prétraiter : on retire ainsi l'image thermique maître à tous les PLU individuels. Noter que le traitement est fait "sur place" : aucune nouvell'image n'est ouverte, les fichiers originaux sur le disque ne sont pas modifiés.

On peut fermer l'image thermique maître.

Avant de faire la médiane, il faut ajuster les valeurs de façon à ce que les images aient des niveaux comparables. Pour cela :
- choisir une image (par exemple au milieu de la série)
- Aller dans Traitements->Mesures->Type de mesure et sélectionner Mesure de valeur moyenne.
- sélectionner une zone en faisant glisser la souris tout en cliquant (pour une zone rectangulaire), en appuyant simultanément sur shift (pour une zone elliptique). Une série de shift-clics permet de définir une zone polygonale (double-cliquer pour fermer). Mémoriser la zone (Traitement->Mesure->Mémoriser une mesure, ou Pomme-M).
- faire ainsi plusieurs sélections (jusqu'à 10) réparties sur l'image, en couvrant de façon à peu près homogène l'ensemble des plages de valeurs (des plus sombres au plus claires).
- Ouvrir Traitements->Comparer des images. Sélectionner Comparaison des images du point de vue de leurs valeurs. Décocher Rotation et Grandissement. Cliquer sur Tout déduire.
- Ouvrir Traitements->Corrections mémorisées et aller dans Graphiques->Valeurs. Le menu déroulant permet d'accéder aux coefficients multiplicatif et additif appliqués, ainsi qu'au R2, pour chaque image numérotées. Les valeurs doivent être proches respectivement de 1, 0 (c'est-à-dire petit comparé à la valeur moyenne), 1 (en tout cas, au moins 0,98 ou 0,99) et sans tendance.

Ouvrir Traitements->Compositer : noter que les coefficients multiplicatifs et additifs trouvés à l'étape précédente ont été mis à jour. Faire la médiane en interpolation bilinéaire. Les contributions doivent être très proches les unes des autres ! Sauver le résultat et fermer toutes les images.

Répéter le processus pour chaque famille de PLU. On obtient ainsi quatre PLU L, R, V, B

Ajustement des PLU


Les PLU peuvent présenter une dynamique trop élevée (ou trop faible), ce qui occasionne une surcorrection (ou sous-correction, surtout s'il s'agit de PLU artificielles). Dans cette étape, nous allons ajuster la dynamique. Insistons sur le fait que la qualité du PLU et de sa correction est essentielle pour la détectivité des objets les plus faibles.

On peut ajuster la PLU d'une couche donnée en moyennant toutes les images prises dans cette couche sans les aligner. Pour ce faire :
- ouvrir toutes les images d'une couche donnée, l'image thermique maître correspondant
- dans Traitements->Prétraitement, sélectionner toutes les images sauf l'image thermique dans le premier onlget. Dans le deuxième onglet, cocher Soustraction d'une image thermique, sélectionner l'image thermique maître, cocher soustraction adaptative (la valeur par défaut de la marge de sécurité peut être laissée telle quelle). Dans le compte-rendu, vérifier que la valeur de l'ajustement est proche de 1, avec une bonne qualité d'ajustement. Ces images prétaitées par soustraction de l'image thermique peuvent être sauvegardées pour une réutilisation ultérieure
- Faire Traitements->Compositer en choisissant la moyenne (et non la médiane). Fermer toutes les images sauf le résultat produit.
- ouvrir la PLU maître correspondant
- Aller dans Traitements->Division pour diviser l'image par la PLU, cocher Créer une nouvell'image.
- Dans Visualisation->Luminosité et contraste, imposer une dynamique assez faible et des seuils permettant de bien visualiser le fond de ciel (s'aider de la palette pour trouver la valeur moyenne de celui-ci).
- Les restes de poussières (généralement en forme d'anneau) et autres défauts que le PLU a surcorrigés (ou sous-corrigés) apparaissent. Attention à ne pas confondre avec des détails réels, comme l'extension de M57 !
- Sur la PLU, faire Traitement->Ajustement des valeurs->Ajustement linéaire, et essayer des valeurs de coefficient additif (positif) et multiplicatif (inférieur à 1), pour réduire la dynamique sans dépasser la valeur 65535. Fondamentalement, pour corriger une surcorrection, choisir un coefficient additif positif, en essayant grosso modo tous les 5000 ou 10000 (autrement dit 5000, 10000, 20000 voire plus si nécessaire; n'utiliser un coefficient multiplicatif inférieur à 1 que si le coefficient additif élevé conduit à des vaelurs au-delà de 65535.
- Diviser l'image alignée avec ce nouveau PLU, regarder le résultat avec les mêmes réglages de visualisation que précédemment, les restes de poussières doivent être moins marqués (idéalement : ni trop clairs ni trop foncés par rapport au fond alentour.
- Recommencer jusqu'à obtenir une très bonne correction et sauver la PLU ajusté obtenu avec un nom évocateur.

Le processus doit être mené pour les quatre couches L, R, V, B

Production des images L, R, V, B


On commence par prétraiter les images. Pour cela :
- ouvrir les images d'un filtre donné, ainsi que l'image thermique maître et la PLU ajusté correspondant
- Sélectionner les images dans Traitements->Prétraitement. Soustraire l'image thermique avec soustraction adaptative (sauf si on a choisi d'utiliser les images soustraites réalisées lors de l'étape précédente), et cocher division par une plage de lumière uniforme (s'assurer que l'image thermique maître et la PLU ajusté sont sélectionnés dans leurs champs respectifs !). Dans l'onglet Géométrie, on peut appliquer des roations et ou des symétries (cela peut être fait aussi ultérieurement sur l'image finale). Lancer le traitement.
- Fermer l'image thermique et la PLU

L'alignement se fait comme suit :
- Dans Traitements->Mesure->Type de mesure, sélectionner mesure ponctuelle
- Sur une image en milieu de série, sélectionner jusqu'à 10 étoiles de référence, bien réparties en double-cliquant dessus. On évitera les étoiles doubles ou trop grosses, en préférant les étoiles faibles (mais pas trop). Surtout il faut que toutes les étoiles sélectionnées figurent sur toutes les images. La première étoile de référence doit être choisie si possible vers le centre de l'image, et toutes les autres doivent être si possible réparties en périphérie afin d'obtenir une meilleure précision sur le rotation de champ de chaque image.
- Dans Traitements->Comparer les images... sélectionner Comparaison des images du point de vue de leurs positions, cocher rotation et grandissement. Tout déduire. La ligne concernant les corrections en valeurs, avec le R2, n'est pas significative (elle est d'ailleurs grisée).
- Dans Traitements->Corrections mémorisées->Graphiques, regarder les corrections en grandissement et rotation (aucune correction de valeur n'ayant été effectuée, le dernier onglet ne contient aucune donnée utile).



Ensuite, on ajuste les valeurs comme pour les PLU (prendre la même image de référence que pour les positions c'est-à-dire la même image de référence que pour les mesures ponctuelles). Les zones de mesure doivent couvrir les différents niveaux de lumière de l'image (le fond de ciel, l'objet), surtout les valeurs sombres et intermédiaires, en évitant les éventuelles zones surexposées. Lors de la définition de la zone de mesure, éviter absolument de couper une étoile en deux.
A noter que l'inclusion de nombreuses ou larges zones de pixels chauds peut fausser l'évaluation peut fausser l'évaluation, il faut donc éviter d'en inclure dans les zones de mesure. Il est aussi possible de les éliminer, pour cela :
- faire une sélection autour des pixels à corriger
- Dans Traitements->Retouche->Sélectionner des pixels, cocher "valeur supérieure à" et donner une valeur approprié. Cela met les pixels chauds à zéro
- Dans Traitements->Retouche->Retoucher les pixels indéfinis, cocher "interpolée d'après celles des pixels voisins", et cliquer sur retoucher.

On peut finalement lancer le compositage avec Traitements->Compositer (par médiane). Noter que les corrections à apporter ont été mises à jour. Le nombre minimal de valeurs à prendre en compte peut être pris à N ou N-1, si N est le nombre d'images à compositer.

Sauvegarder le résultat, et répéter le processus pour chaque filtre. On obtient les couches L, R, V et B.

Rendre les couches L, R, V, B superposables


On commence par comparer les positions entre L (référence), R, V, B comme on l'a fait à l'étape précédente pour préparer l'alignement des images :
- Si la luminance est en binning 1 et les couches couleur en binning 2, on commence par redimensionner les couches couleurs d'un facteur 2 avec Traitements->Transformations géométriques->Redimensioner.
- Dans Traitements->Mesure->Type de mesure, sélectionner mesure ponctuelle
- Sélectionner jusqu'à dix étoiles sur L. Attention, les étoiles ne doivent pas être trop faibles dans aucune des couches.
- Dans Traitements->Comparer les images... sélectionner Comparaison des images du point de vue de leurs positions, cocher rotation et grandissement. Tout déduire.
- Pour chaque couche R, V, B, faire Traitements->Transformations géométriques->Transformation géométrique combinée et utiliser les valeurs mémorisées (qui doivent s'afficher par défaut dans les cases).

Il faut ensuite obtenir des couches de mêmes dimensions. Noter d'abord les dimensions qui s'affichent en haut à gauche de la fenêtre. En faisant Visualisation->Table des couleurs->Valeurs réservées, on  affiche dans une couleur spéciale (réglable dans les préférences) les pixels à zéro : on peut ignorer ou corriger par retouche ceux qui sont isolés. Sélectionner sur la couche L une zone rectangulaire qui soit commune sur les quatre couches et sans pixel à 0 (on peut s'aider de la visualisation alternée). Définir L comme l'image de référence en faisant Edition->Définir l'image comme image de référence et recopier la sélection sur les couches R, V, B en faisant pour chacune d'elle Edition->Définir la zone de sélection équivalente. On recadre ensuite les quatre images avec Traitements->Transformations géométriques->Recadrer.

On peut à ce stade assembler les couleurs : Traitements->Assemblage des couleurs, mode LRVB, mais la balance n'étant pas encore effectuée, il ne s'agit que d'une première approche.

Balance des couleurs


Les couches L, R, V, B sont définies sur 16 bits. Cependant, l'équilibrage des couleurs se fait sur l'échelle de visualisation, c'est-à-dire 8 bits. En d'autres termes, la balance des couleurs est modifiée lorsque l'on touche aux seuils et à la dynamique de visualisation, que l'on va fixer ici.

Il faut d'abord disposer de coefficients de balance propres à chaque combinaison filtre+ccd. Le coefficient de référence (le rouge par exemple) vaut 1.
Pour des filtres de type "true color" (et en supposant que les temps de pose unitaire dans chaque filtre de couleur soient égaux) les coefficients sont proches de 1. Ils doivent être déterminés expérimentalement, par exemple en utilisant une étoile de spectre solaire (G2V). Le coefficient de L, non directement comparable, vaut 1 par définition.

On fixe la dynamique de L (par exemple avec son histogramme). Les dynamiques des autres couches se déduisent par multiplication avec le coefficient. Par la suite, imposer ces dynamiques.

Pour chaque couche, on sélectionne toute l'image, et on trouve la valeur du fond avec la palette (cinquième onglet, min/max).
Pour chaque couche, prendre un seuil bas tel que la valeur de visualisation du fond soit environ de 14..


Ajustement des valeurs


Ne pas toucher aux réglages de visualisation définis à l'étape précédente.

Cette étape n'est utile que pour produire une image esthétique, et à proscrire pour des résultats scientifiques (photométrie par exemple). Il s'agit principalement d'adapter la dynamique pour faire ressortir les détails d'intérêt. Il convient de garder la main légère.

Un ajustement des valeurs par fonction logarithmique permet de faire ressortir les objets les plus faibles, au détriment de la résolution globale. Par exemple, sur l'image de M57, on peut ainsi mettre en évidence les galaxies de champ, les extensions de M57, les nuages de gaz diffus. Sur la couche L seulement, faire Traitements->Ajustement des valeurs->Ajustement logarithmique. Le graphique montre en rouge les anciennes valeurs (en ordonnées) en fonction des nouvelles (en abscisse), la première bissectrice en blanc servant de référence (elle correspond à l'absence d'ajustement). La première valeur d'ajustement doit correspondre au fond de ciel. Les objets dont la luminosité est comprise entre les deux valeurs d'ajustement voient leur valeur augmenter (les objets faibles que l'on veut faire ressortir), ceux dont la luminosité est supérieure sont comprimés. Essayer différentes valeurs jusqu'au résultat désiré. Normalement, la valeur de fond ne doit pas changer.

La résolution peut être améliorée sur la luminance seulement en appliquant un algorithme de déconvolution (à base de masque flou). Aller dans Traitements->Ajustement de valeurs->Convolution ou déconvolution, cocher appliquer une déconvolution. L'algorithme est d'autant plus agressif que la largeur (a priori de l'ordre de la fwhm en pixel) et l'intensité sont grandes, il convient d'éviter les artefacts (étoiles avec rebonds notamment). Le problème peut être atténué en cochant "atténuation des artefacts" et "déconvolution progressive", les valeurs à choisir correspondant respectivement aux lumières moyennes (en-dessous desquelles le traitement augmenterait inutilement le bruit) et haute (au-delà de laquelle le traitement peut s'appliquer pleinement).

Enfin, il peut s'avérer utile d'atténuer les hautes valeurs pour éviter de saturer des parties intéressantes, notamment les noyaux de galaxies. Avec la couche de luminance, faire Traitements->Ajustement des valeurs->Atténuation des hautes valeurs. Les valeurs par défaut marchent généralement (elles correspondent à la valeur du fond et à la valeur supérieure de visualisation). Appliquer la même atténuation à R, V, B.

On peut alors faire l'assemblage des couleurs en mode LRVB : Traitements->Assemblage de couleurs. Si on fait une sélection sur une zone de ciel, la palette doit renvoyer comme valeurs moyennes R=V=B=14.

Finitions


Certaines étoiles peuvent présenter un effet d'éblouissement (blooming). Pour le corriger, on procède ainsi pour chaque étoile affectée :
- on sélectionne une zone soigneusement centrée sur l'étoile
- on recadre dans une nouvelle image
- dans cette nouvelle image, ouvrir Traitements->Retouche->Corriger l'effet d'éblouissement
- le paramètre le plus important est l'écart (de l'ordre de 8%). Doser pour avoir des étoiles bien rondes, éventuellement en plusieurs passes.
- Faire Traitements->Remplacer les valeurs pour modifier l'image initiale.
La saturation des couleurs s'effectue par Traitements->Saturation des couleurs. Il est possible de moduler la saturation selon la luminance, ce qui permet de la réduire pour les zones de basse lumière (la saturation augmenterait le bruit), et l'augmenter pour les lumières moyennes. Les courbes peuvent être ajustées par leurs valeurs (en partie gauche du dialogue) ou via le graphique (en partie droite du dialogue) en traînant les petits carrés vers le haut ou le bas). Des fichiers correspondant à des courbes de saturation peuvent être exportés et ultérieurement importés.

Enregistrer l'image. L'exportation en 3 fois 8 bits suffit généralement pour d'éventuelles finitions sous Photoshop ou autre.


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