Darks oder Dithering

Hallo Andreas,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn ich nun alle Aufnahmen addiere, habe ich dann die Hotpixel als schöne kleine Punktschnur. Vielleicht gefällt das ja jemanden, mir nicht so!
Können die über das Dithering auch beseitigt werden, oder brauche ich da trotzdem die Darks. Oder was könnte ich tun. Würde mir halt die Darks gerne sparen, wenn es geht.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Bei Aufnahmen von z.B. Kugelsternhaufen würden durch Anwenden von "Darks" aus den bunten Fehlerpixeln schwarze Pixel in Reihe. Gegen einen schwarzen Hintergrund wären die nicht sichtbar. Aber wer hat schon einen "schwarzen Himmel"? Bei uns in Deutschland ist der eher grau. Und da erkennt man dann die "schwarze" Pixelspur. Besonders störend wird diese Spur, wenn Du große Galaxien oder Nebel fotografierst.

Bei echtem "Dithern" wird nach jeder Aufnahme um wenige Pixel verfahren. Aber nicht in einer Reihe, sondern wahllos. Links, rechts, rauf, runter. Im Idealfall erhältst Du so 20 oder 30 Aufnahmen, bei denen die Fehlerpixel in einer Gausglocke verteilt sind. Werden jetzt die Bilder beim Überlagern mit DSS mit dem Punkt "Sigmaclipping" berechnet, verschwinden die bunten (oder schwarzen) Fehlerpixel und es ist keine Spur zu sehen.

Ich kenne die Astrotrac nicht aus eigener Erfahrung. Ich glaube nicht, daß die von Haus aus "dithern" kann. Das müßtest Du dann schon von Hand machen. Also nach jeder (oder jeder 2.) Aufnahme Deine Kamera gaaanz sachte anderst ausrichten. Ob das bei 100 oder 200 mm Brennweite z.B. mit nem Kugelkopf geht, wage ich zu bezweifeln. Falls Du aber statt eines Kugelkopfes eine Vorrichtung hast, mit der Du per Justageschrauben den Blickwinkel der Kamera verändern kannst, könnte das klappen.

Wie wäre es, bei Schlechtwetter ne Darkbibliothek anzulegen? Hab ich gemacht (für 3, 4, 5 Minuten bei +10, 0 und -10 °C). So konnte ich mich bei klarem Himmel auf die "Lights" konzentrieren und dann passend zur Temperatur und Belichtungszeit die Darks aus der Bibliothek holen...

CS
Silvia

Hallo Andreas,

das wichtigste ist das sigma-clipping, damit wird die "Punktschnur" rausgerechnet.

Gruss Gerhard

Hallo Andreas,
ich weiß nicht woher die Info stammt mit dem "auf Darks verzichten können" sie hält sich hartnäckig, ist aber definitiv falsch.
Unter gaaaanz besonderen Bedingungen hat man keine wesentlichen Qualitätseinbußen aber Darks sind Pflicht!
Bedenke, dass ein Dark auch Verstärkerglühen beseitigt und das "Fixed Pattern Noise" (scheiß Begriff, kenne aber keinen deutschen). Hotpixel alleine kann man gut auch ohne Darks entfernen, das stimmt, hier hilft, wie Gerhard sagte, das Sigma Clipping.
Eine Darkdatenbank hält schon recht lange. es kommt zwar hin und wieder ein Hottie dazu, aber das ist ja gar nicht das Problem beim Sigma-Clipping s.o.).
Wenn du nicht guidest, dann brauchst du übrigens auch kein Dithering, das macht die Monti dann schon von alleine
Viele Grüße und viel Erfolg,
ralf

Hallo,

"auf Darks verzichten wenn man dithert" kommt aus diversen Forenbeiträgen. Leider hat sich das ganze etwas unreflektiert verselbstständigt.

Das ursprüngliche Problem waren nicht passende Darks! Bei gekühlten CCDs lassen sich ja Darks sehr genau reproduzieren, da man die Kamera auf plus minus 1°C regeln kann. Bei DSLRs geht das nicht. Will man also exakt temperierte Darks haben muss man einen gewissen Aufwand betreiben.

Sind die Darks zu "warm" zeigt sich das im Endresultat durch sog. Cold Pixel, also schwarze bzw. dunkle Löcher im Bild (Der Effekt den Silvia beschreibt, wobei das eben auch Fehler sind die es zu vermeiden gilt). Sind die Darks zu kalt, bleiben Hotpixel übrig. Bleibt also fest zu halten: Falsch temperierte Darks abziehen ergibt keinen Sinn! Daraus folgte dann die Überlegung: Man lasse die Darks weg, und vorausgesetzt man hat gedithert, rechnen sich durchs Sigmaclipping die Hotpixel weg.

Es ist also eine Kompromiss Lösung, die aber ausreichend gut funktioniert! Moderne Kameras zeigen kein Verstärkerglühen und keine anderen ausgeprägten Unregelmässigkeiten im Dunkelstrom. Es ist also durchaus "legitim" die Darks im Zweifel (!) weg zu lassen, wenn man dann dadurch ein besseres Ergebnis erzielt als mit Darks. Im Idealfall aber macht man sich die Mühe und fertigt passende Darks an, UND!! dithert. Denn ursprünglich ist das dithern eine Erfindung findiger Profiastronomen, um das Kalibrationsrauschen (jenes Rauschen, welches in das Bild eingeführt wird durch, Flats, Bias, Darks) im Zaun zu halten. Es ist mitnichten die Erfindung einiger schlauer Amateurastronomen, um auf Darks verzichten zu können

Eine Drift ist kein dithering, da der Versatz statistisch gesehen nicht groß genug ist von Bild zu Bild. Ich dither zwar meine Aufnahmen und fertige auch Darks an, und benutze einen "Ausreisser" Algorythmus, dennoch können sich die Spuren etwa sehr heller Asteroiden ins fertige Bild retten. Hier versagt einfach die Statistik, da sich der Asteroid nicht deutlich genug von Bild zu Bild bewegt.

Probleme ergeben sich immer dann, wenn daraus in Stein gemeisselte Gebote gemacht werden. Man muss wissen was man tut, und es sinnvoll anwenden. Im Zweifel einfach ausprobieren.

P.S. Dithern erfolgt nicht wahllos. Einige Programme machen das nach sehr starren Mustern, andere vielleicht nicht!? Wichtig ist nur die statistische Ausreisser Erkennung der Stackingsoftware. Die muss das Ereignis als zufällig einstufen.

CS Frank

Kleine Korrekturen,

es muss heissen im Zaum halten:-)

Die Darks sind natürlich nicht nur da um Hotpixel los zu werden, sondern um den Beitrag des Dunkelstroms zu subtrahieren. Man muss halt auch mal untersuchen wie sich dieser Dunkelstrom eigentlich darstellt. Ich kenne Kameras, da ist der Dunkelstrom sehr gering und gleichmässig, da kann man wirklich überlegen die Darks weg zu lassen. Muss man von Kamera zu Kamera sehen. Einfach mal untersuchen.

Der Begriff Fixed Pattern Noise taucht in letzter Zeit häufiger auf. Es gibt einen amerikanischen Artikel dazu, und in einer der letzten Interstellarum Ausgaben taucht er auch auf. Mir ist ehrlich gesagt nicht klar was damit genau gemeint ist. Denn Rauschen kann man nicht abziehen, nur Signal!

CS Frank

danke Frank (mal wieder) fuer die Erläuterungen .. deine Geduld in Sachen Aufklärungsarbeit ist echt bemerkenswert, irgendwie schreibst du diese Dinge ja nicht zum ersten Mal hier im Forum .. man kann es aber wohl nicht oft genug wiederholen

Jonas

Hallo Frank und Andreas,
ja, der Begriff scheint nicht gut gewählt.
Und in der Tat handelt es sich wohl nicht um Rauschen (statistisches Rauschen), sondern um ein Signal, das sich aus den unterschiedlichen Qualitäten der Pixel ableitet. Eines ist eben immer(!) etwas heller, das andere etwas dunkler usw. Hotpixel kann man gut durch Kappa Sigma eliminieren, da sie im Verhältnis sehr viel heller sind als das statistische Mittel an der entsprechenden Stelle. Bei den `lauwarm` und `etwas kühler` Pixeln klappt das dann nicht mehr so gut.
Ich gehe allerdings davon aus, dass bei DSLRs die Kamera/Chiphersteller bei der RAW-Erstellung das berücksichtigen. Bei meiner (einfachen) Planetenkamera ist das definitiv nicht der Fall, hier erhalte ich mit Darks einen deutlichen Qualitätsgewinn.
Viele Grüße,
ralf

Hallo zusammen,

(==&gt;)Jonas: Ach ich habe schon lange nix mehr geschrieben:-) Ausserdem bin ich ein wenig selber schuld daran, dass sich der Mythos entwickelt hat:-)

(==&gt;)Ralf: Wenn das der Peter liest dreht er durch, Fixed Pattern Noise ist gar kein Rauschen sondern Signal:-) Habe gerade mal bei Wiki gelesen was es damit auf sich hat, und da steht das ganze würde durch eine Flat Division korrigiert!? Und ganz ehrlich: Das ist auch das einzige was Sinn ergibt! Ich glaube da sind irgendwo die Dinge durcheinander geraten.

P.S. als Theli user hat man solche Sorgen nicht:-) Da gibt es das Weighting gegen nicht uniforme Pixel, basierend auf dem Flat.

CS Frank

Hallo Frank,

dieses Theli-Feature klingt ja interessant! Kannst Du vielleicht noch ein bisschen näher ausführen, wie das funktioniert?

Gruß,
Arndt

Hallo Arndt,

ich versuche es, denn wie es im Detail funktioniert habe ich ehrlich gesagt nicht verstanden.
Laut der Dokumentation: https://www.astro.uni-bonn.de/theli/gui/weighting.html

Erhält jedes Bild eine "Landkarte" in der hinterlegt ist welches Pixel wie viel Information enthalten kann im Vergleich zu den anderen Pixeln. Berechnet wird dies auf Basis des Flats. Ausserdem lassen sich hier Bereiche des Sensors maskieren. Sat Spuren, defekte Pixelzeilen etc.

Letztendlich dient das ganze einer optimalen Aufbereitung der Bilder in Punkto Signal und Rauschen. Mir ist nicht bekannt ob es derartiges in anderen Softwares auch gibt. Ist mir noch nie untergekommen.

CS Frank

Hallo Frank,

spannend - aber geheimnisvoll... In der Doku steht, dass es mit CMOS- bzw. Bayer-maskierten Daten nicht geht *grübel*. Ich müsste mal probieren, ob es nicht mit Farbauszügen von Objektbild und Flat doch geht!? Hast Du da schon Erfahrungen?

Gruß,
Arndt

Hallo Arndt,

nein! Die Defect Detection funktioniert nicht, das Weighting schon! Da gibt es massig Erfahrung:-) Die defect detection ist nur eine "automatische Erkennung" defekter Zeilen/Pixel. Die benutzt man i.d.r. nicht.

Geheimnisvoll ja, weil komplexer. Die Theli Doku geht nicht ins Detail. Theli ist ja nur eine "Automatenstrasse" in der man Rohdaten eingibt, und am Ende was fertiges rausbekommt. Eine GUI (graphical user interface). In Wirklichkeit arbeiten im Hintergrund verschiedene Programme, die wieder Dokumentationen haben. Die Programme heissen u.a. Sextractor, Swarp und Scamp. Guckst du hier: http://www.astromatic.net/

In der Anleitung von Swarp ist das weighting detaillierter erklärt.

CS Frank

Hallo Frank,

Herzlichen Dank für diese vielen Infos! Ich arbeite mich mal da rein.

Viele Grüße,
Arndt

Hallo Allerseits,
der "fixed pattern noise" ist eigenlich die Zusammenfassung zweier Effekte, die DSNU (dark signal non-uniformity) und die PRNU (photo response non-uniformity). Das erstere (DSNU) wird durch den Dark und den BIAS-Abzug korrigiert und das zweite (PRNU) durch die Flatkorrektur. Die DSNU beinhaltet bspw. den unterschiedlichen Offset der jeweiligen Pixel beim Auslesen und die Signalhöhe der durch das thermische Rauschen verursachten Pixelaussteuerung. Die PRNU ist einfach die durch die technologische Herstellung verursachte unterschiedliche Empfindlichkeit der jeweiligen Pixel. Die Bezeichnung "fixed pattern noise" ist in der Tat etwas irreführend, da es sich im eigentlichen Sinne nicht um Rauschen handelt, sondern ein systematischer Fehler (konstanter) ist, welche in geeigneter Weise korrigiert werden kann.
Gruß Tino

Hallo Tino,

das erklärt warum es durcheinander ist, danke!
Da fällt mir noch was zum Ursprungsthema ein. Wenn man die Darks weg lässt sollte man unbedingt ein Bias abziehen. Bias braucht man ohnehin für die Flats, sind aber leichter zu erstellen als Darks (bezieht sich auf DSLRs).

Wie verhält es sich denn bei den zwei Effekten und dem Himmelshintergrund? Ich habe den Interstellarum Artikel leider gerade nicht zur Hand.

CS Frank

Hallo,
bezüglich des Eingangsthemas "Darks oder Dithering" habe ich noch folgende Bemerkungen. Die Darkkorrektur funktioniert ja eigentllich nur, solange der Pixel nicht voll ausgesteuert ist. Wenn der Pixel bspw. 1000ADU durch die thermischen Elektronen aufsammelt + zusätzliche 1000ADU durch das detektierte Licht und die Darkkorrektur von diesem Pixel die 1000ADU wieder abzieht, ist alles ok, Signal = 1000ADU. Zu beachten ist allerdings, dass der Pixel eine schlechtere Rauschcharakteristik hat, da die thermischen Elektronen zusätzliches Schrotrauschen generieren, auch wenn der mittlere Pixelwert wieder bei 1000ADU liegt. Als hohe Kunst (THELI bspw. ) kann dieses schlechtere Rauschverhalten in eine Weight-Map einfließen, und die guten Pixel nicht so stark runterziehen.
Zurück zum Beispiel: Ein Pixel, welcher durch das thermische Signal voll ausgesteuert ist, bspw 65536ADU, kann aber kein Licht mehr detektieren. Die Darkkorrektur rechnet ihn komplett weg, da der Pixel im Dark auch schon 65536ADU hat. Also bleibt er für immer 0. Dh. für voll ausgesteuerte Hotpixel, reicht die Darkkorrektur nicht aus. Um trotzdem das optische Signal zu detektieren, muss man Dithern, also den Hotpixel jeweils immer hin und her schieben und dann schlussendlich beim Stacking mit dem Median, dem Kappa-Sigma-Clipping oder dem Weighted Averaging den Hotpix rausrechnen. Wenn man nun eine gut gekühlte Kamera hat, ohne vollausgesteuerte Hotpixel, ist alles kein Problem.
Gruß Tino