Bildüberlagerung mit Matlab für bessere Bilder

    Hallo zusammen,
    Mein Kommilitone und ich müssen im Rahmen einer Projektarbeit ein Teleskop umbauen, um bessere Aufnahmen machen zu können.
    Dabei sollen wir auch eine Bildüberlagerung mit Matlab erstellen um mehrere Bilder zu einem besseren gesamtbild zu überlagern.
    Unsere Frage: Kennt sich jemand damit aus, gibt es da evtl schon fertige Programme oder kann uns jemand dabei weiterhelfen?
    Vielen Dank schon mal im Voraus!

    Moin,
    die Astro-Fotografen nennen das "Stacken". Im Grundsatz geht es darum, mehrere Bilder vom gleichen Objekt zu überlagern, um das Bildrauschen zu verkleinern. Der einfachste Fall ist eine Durchschnittsberechnung, wenn die Einzelbilder bereits eine brauchbare Belichtung aufzeigen. In einem letzten Schritt kann man dann den Tonwertumfang im Bild für den Bereich "strecken", der für das Bilderlebnis am wichtigsten ist.


    Je nach Bildumfang gibt es da bereits Programme, wie z.B. Deepsky-Stacker oder RegiStax. Letzteres verarbeitet ganze Astrovideos (vorzugsweise Sonne, Mond, Jupiter, Mars) zu einem Ergebnisbild.


    Ein wichtiges Element des Stackings ist eine Vorverarbeitung.


    Zum Einen eine Analyse, ob das Rohmaterial hinreichend "gut" ist. Selbst bei eine Aufnahmeserie, schwankt die Bildqualität von Bild zu Bild, sei es, weil die Optik mal zugetaut ist, weil die Szintilation (Luftunruhe) mal besser oder schlechter war oder die Nachführmechanik mal einen Wackler hatte.


    Zum Anderen sollte man eine Analyse der Lage jedes Bildes zu den anderen vornehmen und die Bilder notfalls geometrisch zueinander in Deckung bringen, bevor man sie stackt. Die Verschiebung einzelner Bilder einer Aufnahmeserie zueinander wird mitunter genutzt, um Hotpixel der Aufnahmeoptik zu erkennen (sog. Dithering - ein spezieller Guidingmodus bei der Aufnahme). Hier kann man durch Vergleich der einzelnen Bilder Hotpixel identifzieren und durch Interpolationswerte aus den Umgebungspixel ersetzen, denn die Hotpixel bleiben unverändert, während der Bildinhalt bewusst um mehrere Pixel verschoben wurde. Beim Stacken müssen die Bildinhalte allerdings zunächst "zurückgeschoben" werden.


    Beim In-Deckung-Bringen von Rohbildern kann man auch den Aufwand erhöhen und geometrische Verzeichnungen der Aufnahmeoptik gleich mitausgleichen. Neben Verschieben und Drehen der Bilder kommen dann Verfahren der zentrischen Streckung u.a. in Anwendung. Das setzt wiederum ein Stern-Erkennungsverfahren voraus, die man dann als Deckungs-Marker heranzieht.


    Bedenke, dass die Verfahren vor allem in der Hobbyfotografie zum Einsatz kommen. Bei der wissenschaftliche Auswertung von Astrobildern kommt es dagegen auf die Fragestellung an, welche Methoden "erlaubt" sind oder welche Methoden der Fragestellung zuwider laufen.


    Mein Verdacht: Das sprengt ganz schnell den Rahmen einer Projektarbeit.

    Hallo Mike,


    was ist denn mit "Teleskop umbauen" gemeint?


    Kalle beschreibt den Prozess ja schon sehr schön. Sucht ihr ein Programm (Skript) für Matlab, oder meinst du ein beliebiges fertiges Programm (Registax, Avistack, AutoStakkert z.B.)?


    Im Gegensatz zu Kalle denke ich, dass das nicht den Rahmen einer Projektarbeit sprengt. Du redest von deinem Kommilitionen, es geht also nicht um Schule, sondern um ein Studium. Dafür hat die Aufgabenstellung meiner Meinung nach ein normales Niveau. Matlab kennt Funktionen zur Bildbeurteilung, Registrierung (Ausrichtung), Analyse und mehr, die Toolbox sollte sehr viel Arbeit abnehmen können und hey - es ist ein Studien-, kein Schülerprojekt...


    Es kommt darauf an, wo der Schwerpunkt des Projekts liegt, also ob auf fertige (nicht-Matlab-)Programme zurückgegriffen werden kann oder nicht. Gehört Matlab allgemein zu den Werkzeugen, die in deinem Studienfach "dazu gehören", oder ist hier auch erst Einarbeitung nötig?


    Grüße,
    Michael

    Servus,
    danke euch schonmal für eure Rückmeldung.
    Also mein Komilitone und ich studieren Maschinenbau. Der Umbau des Teleskops bedeutet in erster Linie den Nachführungsantrieb von Netz- auf Akkubetrieb umzurüsten. Das Teleskop der Hochschule ist steinalt, aber gut gepflegt und ansonsten voll funktionsfähig. Nur kann man eben nicht mal eben raus aus der Stadt. Das haben wir aber schon recht gut umgesetzt.
    Allerdings ist z.B. jetzt der Saturn nur sehr verschwommen zu erkennen gewesen, und unser Prof meinte mit Matlab ließen sich da ganze Bildreihen "stacken". Die Profs sind Experimentalphysiker und arbeiten gern mit Matlab. Andy und ich sind aber leider blutige Anfänger, was die Profs auch wissen, deswegen würde ein fertiges Skript völlig ausreichen. Ein fertiges Programm wäre auch denkbar, aber Matlab ist glaube ich gerner gesehen.
    Und wenn wir dabei gleich noch den Umgang mit Matlab lernen können umso besser! :D

    Hallo Ihr Helden,


    von Maschinenbauer zu zukünftigen Maschinenbauern. Ihr braucht das Rad nicht neu erfinden, wie meine Vorredner schon gesagt haben. Außer Matlab gibt es da jede Menge fertiger Programme. Für Planeten nehme ich AviStack2 oder AutoStakkert. Lest euch einfach mal die Anleitungen durch. Aber wenn Ihr unbedingt Matlab nehmen wollt, dann schaut euch mal die Image Processing Toolbox an. Da findet Ihr wahrscheinlich alles was Ihr braucht - aber im Detail kenne ich die nicht. Sonst browst mal nach "Image aligning and stacking with Matlab". Irgendeiner hat da bestimmt schon mal was gemacht.
    Ansonsten konzentriert euch auf das Getriebe vom Teleskop und daß es schön rund läuft. :) Das bringt dann mehr für die Bildqualität.


    Gruß und viel Erfolg


    Heiko

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