Hallo Kollegen,
wir sind im Planetenforum auf die Frage "Weg zum optimalen Planetenstack" gestoßen. Thema paßt wohl besser hier her.
<b>Zusammenfassung:</b>
<i>Stackung hat den Sinn, möglichst viele möglichst scharfe und detailhaltige Bilder möglichst gleich aufeinander zu legen. Die Addition von schlechteren Bildern zum Summenbild mindert Kontrast und Schärfe des Summenergebnisses. Sinnvollerweise scheidet man offensichtlich schlechte Bilder frühzeitig aus dem Stackungsprozeß aus. Stackung vieler Bilder guter Qualität erhöht den Kontrast und mindert das Rauschen. Stackung weniger excellenter Bilder ergibt bei Kontrastreichen Details üblicherweise die höchste Auflösung. Bei idealer Stackung ist ein Schärfen des Summenbildes nur noch mit kleinen und sanften Filtern nötig.In diesem Beitrag soll aufgezeigt werden, daß lokale Stackung und Auswahl Region für Stackung auch bei Planeten einer Stackung nach Helligkeitsschwerpunkt wenigstens in der Region of interest d.h.lokal meist überlegen ist - was grundsätzlich logisch erscheint und von Mond bekannt ist</i>
Gleich von vorneherein: Optimal heißt wohl immer optimal für den jeweiligen Fall, <u>eine</u> Lösung für alle Fälle gibt es nicht. Auch manches auf den ersten Blick untaugliche Stackergebnis läßt sich manchmal noch erstaunlich nachbearbeiten[:)] oder häufiger: Manches gut aussehende Rohstackergebnis verweigert bei Schärfung weitere Details und hohe Auflösung[}:)].
Meine Erfahrung beschränkt sich auf Bildbearbeitung der Planeten Mars, Jupiter und Saturn primär mit Giotto (32 bit Ausleseformat)und Registax (16 bit Ausleseformat). Mond und Sonne sind sicher nochmal gesondert zu betrachten. Würde mich freuen, mich mit anderen Kollegen austauschen zu können und insbesondere Hinweise zu Potential von Avistack zu erhalten.
Also, los geht es: Ich sehe drei Haupteinflüsse für Stackung A, B, C:
A) Nachführung
A1) massive Montierung, ideal ausgenordet, kein Wind, Nachführung perfekt
=> der Idealfall (solange kein Schmutz auf dem Chip im Belichtungsbereich[B)])
hier kann man bei den IS Kamera DBK und DMK kleinen ROI (Region of interest) machen und erhält einen schlanken Video
A2) wackelige Montierung, nicht ideal ausgenordet, böiger Wind, bewegtes seeing, Antriebsfehler, ständige Nachkorrektur nötig
=> Planetenscheibe saust herum, bleibt aber im Gesichtsfeld;
bei entsprechend kurzer Belichtungszeit heute kein wirkliches Problem mehr; die Korrektur über Motoren sollte man sowieso sehr langsam einstellen, es schadet nicht, rechnerisch zu überprüfen, ob (zu rasche) Bewegung in der Nachführung nicht bereits zu Verschmirrung von Details in Einzelbildern führen könnte. Vorsichtshalber schließt man die bzgl. Bewegung übelsten Filmteile besser manuell aus.
A3) azimuthaler Dobson oder schwere Nachführfehler
=> Planetenscheibe bewegt sich schnell und verläßt regelmäßig Gesichtsfeld der webcam
Die Erddrehung selbst ist für Mars und Mond inzwischen kein Problem mehr: höchste theoretisch denkbare Auflösung von der Erde aus ist ca. 0,1", also 1/(360°*60´*60"*10) = 0,00000008 der Erdumdrehung; d.h bei 1/150sec Belichtungszeit ist der Einfluß der Erdumdrehung komplett ausgeschaltet, egal, wie groß das Instrument. Beim 8"er ist wohl 1/30sec auch schon o.k.. kritisch ist die Nachführfase, wenn man "zurückschubst" => Empfehlung meinerseits: diese Passagen immer löschen. Wenn der Planet über den ganzen Chip wandert, sollte auch die abnehmende Bildqualtät in den Randbereichen der Optik beachtet werden - bei meinem Newton f4.5 ist auch noch mit Barlow 3x ein deutlicher Abfall der Bildqualität am Rand des Chips festzustellen, was man leicht am Beugungsbild eines hellen Zenit-nahen Sterns mit der webcam sogar Filmen kann. Eventuell sind nur Bilder aus der Mitte des gesichtsfeldes brauchbar.
B) Seeing
B1) Planet immer scharf, kaum Verzerrung
=> der Idealfall [:p] (der leider nie/kaum vorkommt[}:)])
B2) Planet (fast) immer scharf, deutliche Verzerrungen Scheibe
=> auch selten, insbesondere mit größeren Teleskopen und Brennweiten
B3) Planet immer wieder unscharf (wie defokusiert) und deutliche Verzerrung, wenn scharf, aber noch einzelne gute Bilder zwischendurch
B4)schlechter als B3) [im Alpenraum leider häufig, insbesondere bei Fön]=> unbrauchbar[:(!]
C) Fokus
C1) "punktgenauer" Fokus
=> der Idealfall [:p], nach meiner Erfahrung leichter bei langsamen kleinen Systemen zu erzielen (mein Newton 14"f4.5 ist hier viel sensibler als mein Newton 8"f6.5)
C2) Fokus leicht intra- oder extrafokal
=> bei langen Brennweiten sind auch hier scharfe Bilder dabei, aber das seeing wirkt subjektiv schlechter, die Ausbeute guter Bilder ist gering (häufig in Kombi mit B3 seeing)
C3) Fokus daneben
=> Film verwerfen, wenn nicht spezielles Highlight zu sehen, da gibt es nichts zu retten[B)]
In der Kombination A1B1C1 ist nahezu jede Stackung möglich (und jeder halbwegs begabte Planetenfilmer erzielt Spitzenergebnisse, jedenfalls mit >6" Öffnung und >5m Brennweite). Umso mehr Bilder man stackt, umso weniger Rauschen. So ab 400 guten Bildern ohne zuviel gain ist man meist schon gut dabei, bei viel gain oder Toucam sind 1000 Bilder besser. Bei vollem gain und schlechten Kontrasten bringen auch mal 2000 Bilder noch Gewinn. Steigerung gibt es meist nur in 2x Schritten, d.h. 200/400/1000/2000 Bilder. Giotto ist mit noch weniger Bilder zufrieden. Wenn die Brennweite lang genug war, kann man dann meist noch gut entrauschen, ohne daß Bildqualität stark sinkt.
I) A1B2C1 Hier Praxisergebnisse: In der Nacht vom 20./21.01.2010 hatte ich anfangs reines Verzerrungsseeing und idealen Fokus bei gut aufgestellter Montierung im 8"f6.5 bei f30: Beispiel Rotfilm (Astronomik IIc) DMK21 MEZ 22:03.
Nachtrag: ein Avistack-Rohstack aus 2000 Bildern, in Avistack zuerst auf 1440 Bilder reduziert, dann 50% Qualitätsauswahl, in Orginalgröße:
In Folge weitere Stacks:
100% Stack mit Helligkeitsschwerpunkt (d.h. alle Bilder wurden aufgestackt ohne Auswahl)
Von links nach rechts: Giotto Superresolution 2x, Giotto 1x (nach Schärfung 2x vergrößert), Giotto 1x (vor Schärfung 2x vergrößert)
Als Filter wurde Giotto Mexican Hat mit Einstellungen wie 
verwendet. Variert wird im Beispiel nur die Filtergröße.
Für die Schärfung ohne Vergrößerung (1x) habe ich den Filter kleiner (9) gesetzt. Die Filterung ist jeweils so gewählt, daß maximales Detail bei erträglichen Schärfungsgranulen bzw. Rauschen zu sehen ist. Das Histogramm wurde jeweils gut genutzt, aber linear belassen, um Vergleich der Bilder zu erlauben. Man sieht leichte Unterschiede zwischen Superresolution 2x, 1x Schärfung und 2x Schärfung (jedenfalls ich sehe[:I][:o)]). Einheitlich tritt das störende Randartefact links am scharfen Planetenrand auf.
Jetzt dasselbe steng selektiert (d.h. in registax auf 90% Qualität "Gradient" vorselektiert auf 1300 Bilder, dann die Einzelbilder aus Registax herausgespielt und in giotto mit Helligkeitsschwerpunkt aufgestackt). Habe hier bewußt Giotto verwendet, da Giotto meist weniger verrauschte stacks bietet, auch wenn (angeblich[8)]) sehr stark selektiert wird:
von li nach re: 100 Bilder sortiert 50/50% Schärfe Verzerrung, 100 Bilder sortiert 30/70% Schärfe Verzerrung, 50 Bilder sortiert 50/50% Schärfe Verzerrung
Wenn man das ansieht, ist man verblüfft, wie wenig Unterschied das auf den ersten Blick ist. Auch diese Bilder wurden wieder mit optimalen Mexican Hat Filter behandelt. Alle Vergrößerungen erfolgten Bilinear vor Schärfen, d.h. ohne Superresolution - geht einfach schneller und macht keinen Riesenunterschied siehe oben. Der Mexican Hat konnte jeweil eine Stufe kleiner gewählt werden, hinterher wurde leicht entrauscht mit fitswork wavelet (die Brennweite war lang genug, um eine Entrauschung verlustfrei zu erlauben).
100 oder gar nur 50 Bilder erlauben also auch ein sehr gutes Ergebnis, wenn alles paßt (jedenfalls mit Giotto aufgestackt). Die Auflösung von Kleindetails ist sogar besser, der Kontrast etwas abgeschwächt. Das Randartefact erscheint mir minimal schwächer, was wohl an weniger Einsatz des Mexican Hat Filters liegt.
Registax darf natürlich auch nicht fehlen. Hab also die 300 für Registax 5 besten Bilder mit Registax aufgezogen (Kasten über den ganzen Planeten) und mit wavelet Filtern von Registax 5 geschärft.
Vergleich ist nicht ganz fair, da der Schärfungsfilter ein anderer ist. Mit dem Mehr an Kontrast sieht das Ergebnis auch nicht schlecht aus, das Randartefact fehlt weitgehend - hätte ich selbst nicht erwartet. Registax funktioniert umso besser, umso härtere Kontraste vorliegen. Für Mars damit normalerweise eher nicht so toll....
Um Stacks besser vergleichbar zu machen, nun alle Versionen nach meinem besten Können optimal geschärft:
li oben Registax5 300 Bilder wavlet; mi oben Registax5 800 Bilder Giotto Mexican Hat; re oben Registax5 800 Bilder fitswork iterativ Gauß geschärft
li unten Giotto 10% von 1300 Bildern Verzerrung 70% Mexican Hat geschärft; mi unten avistack 50% von 1300 Bildern Mexican Hat geschärft; re unten Summenbild mit avistack
Zwei Stunden später waren die Verhältnisse schlechter geworden. Die Inversion stieg nach oben und erreichte mich teilweise mit kaltem Nebel (-16°C).
Hier ein Orange-Bandfilter Film Mars 20.01.2010 MEZ23:51 mit 8"f6.5 auf f30 bei 1/370sec Belichtungszeit 30fps. Orangefilter ist üblicherweise gut, um kleinere Details bei brauchbarem seeing zu bringen
links 2000 Bilder gestackt, mitte 1186 Bilder in Registax4 selektiert und in Giotto 100% (alle 1186 Bilder) gestackt, rechts dasselbe mit nur 10% Verwendung (119 Bilder) bei 70/30% Schärfe Verzerrung (Einstellung "Gutes Seeing")=> wir hatten aber mehr Verzerrung deshalb darunter auch noch 10% 50/50% (li) und 30/70% Schärfe Verzerrung (mitte) und dazu <i>als Direktvergleich </i>30/70% Schärfe Verzerrung des vorigen Filmes bei gleicher Schärfung (das Randartefact scheint da auch besser)
Bei solchem Material ist das alles nicht der wirkliche Durchbruch, auch wenn bei den Orange-Film Bildern mehr Unterschied zu sehen ist!
Nachtrag 4:
Hier geht es weiter mit der Behandlung von schlechter aufgenommenem Material. Seeing war am 20./21.01.2010 gegen Mitternacht schlechter geworden. Gleichzeitig hatte ich größeres Instrument (12"f5) aufgebaut. Ab sofort hatte ich größere Mengen unscharfe Einzelbilder im jeweiligen Film. Erste zwei Filme mit zusammen 2100 Bildern ließen trotzdem brauchbare Ergebnisse erwarten:
Mars 21.01.2010 im 12" Newton bei 7,5m Brennweite, IR-Filter (Baader),30fps, 1/154 sec
Stackung 100% (ohne Auswahl), Schärfung Giotto Mexican Hat
Nachtrag 5:
Auf dem Weg zur idealen Stackgröße:
von links nach rechts: 300 Bilder / 400 Bilder / 1400 Bilder
Kontrast wird immer besser, Detailauflösung schlechter, Zentrierung immer ganze Scheibe mit registax, Schärfung wavlet in registax und fitswork
Aus dem optimalen 800 Bilder Stack in drei lokalen Durchgängen (2x Polkappe, 1x Chasma zentriert) ließ sich dann folgendes Ergebnis erzeugen:
Der Weg ist auch für wesentlich schlechteres Material geeignet:
Sollte der Planet das Bildfeld ganz oder teilweise verlassen haben, sind zuerst alle solche Bilder oder Filmabschnitte aus dem Film zu entfernen. Dies geht mit diversen Schneide- bzw. Zerlegeprogrammen. Ich zerlege solche Filme mit Virtual Dub freeware (Author Every Lee) in .bmp (unkomprimiertes 8bit Format, leider Datenumfang gegenüber Y800 dreifach vergrößert) in einen Ordner und lösche die unvollständigen Bilder im Windows Explorer (Miniansichten). Bilder mit betont schlechter Schärfe fliegen da auch gleich raus, ohne strenge Selektion.
Sollte der Planet auf dem Chip wild herumgefahren sein, ist der nächste Schritt das Vorzentrieren mit Giotto nach Helligkeitsschwerpunkt. Die Option Randauschluß hilft bereits beim Verkleinern Bildauschnitt beim Vorzentrieren. Den orginal Ortner sollte man nicht überschreiben, sonst ärgert man sich, wenn einer der nächsten Schritte erfolglos war.
Nach Rezentrierung hat man best case einen Ordner mit gleichgroßen Bildern, an denen der Planet immer an der selben Stelle steht. Sollte das erste Bild der Serie aus der Mitte gestanden sein, steht jetzt die ganze Serie aus der Mitte. Also besser als erstes Bild ein Bild nehmen, bei dem der Planet schön in der Mitte steht und so umbenennen, dass das Bild auch vorne bleibt. Worst case hat man jetzt einen Ordner, bei dem der Planet von einem ungleichen Rand umgeben ist.
Will man später in giotto Stacken, muß man spätestens jetzt hier den unnützen und nicht passenden Rand wegschneiden. Das verkleinert auch die Bildgröße erheblich und macht die Folgeschritte schneller. Geht schnell und einfach mit fitswork Batchbearbeitung Funktion „Rand Auschneiden“. So 100 Pixel sollte man überall dranlassen, damit beim Schärfen kein Unfug mit Bildrand passiert geschärfter Bildrand wächst gerne in die Planetenscheibe wenn Abstand zum Planeten zu gering).
Dann kommt das Verlesen auf Qualität:
Ich nehme hierzu Registax4 mit "Gradient". Als erstes bewerte ich die ganze Planetenscheibe und verwerfe über "Limit" die schlechten Bilder. Die verblieben guten Bilder lese ich über Funktion unter stack "save registered/intergrated avi" aus und speichere in als avi ab. Diesen .avi lese ich wieder mit Registax4 ein und selektiere z.B. nach Polkappe im nächsten Schritt. Das Spiel kann man mehrfach wiederholen, bis so ca 800 gute Bilder übrigbleiben. Den letzten .avi bearbeite ich dann entweder mit Registax5 oder zerlege den Film mit VirtualDub und kann ihn dann beliebig in avistack, giotto etc.wieder einlesen.
Nachtrag 6
Warum sowas nicht gleich mit Multipoint Stacking machen? Meist zerfällt der Planet dann in Schnipsel. Hier Direktvergleich links mein bestes Eigen"bau"ergebnis (mit etwas anderem Histogramm als oben) gegen vernünftigen avistack (der mit guter Punktesetzung und guter Vorbereitung Material auch nicht zerfallen ist - ist auch ein Indiz für noch brauchbares seeing).
Die avistack Variante hat auch ihren Reiz, unbestritten. Dazu mußte ich ebenfalls zig Varianten probieren, bis das so rausgearbeitet war. Und der häßliche Rand bleibt bestehen. Den konnte ich mit der manuellen Variante weitgehend ausmerzen. Zudem sind die Regionen links neben Polkappe sehr scharf.
Weitere Praxisbilder folgen dann mit Material, bei dem Stackung größerer Unterschied verursachte und auch Handverlesung erfolgte....
Selbstverständlich kann jeder seine Meinung reinhängen[:p][:)] oder Wünsche äußern, was noch für Varianten aufzubereiten sind .
Bis bald,
Robert
