暗場影像及壞點影像庫


概要

用 來導星的相機通常不是冷卻相機, 因此可能會出現噪點, 結果會在曝光後的導星影像以熱噪噪點或亮度較高的雜斑形式出現, 如果影像上存在太多這種缺陷, 剛入門的用戶在判別和選擇導星星體時就會有困難; 即使是開始進行導星後, 導星星體旁有雜斑或熱噪點存在也會干擾正常導星所需要的計算和因為誤判而導致導致軟體在真實導星星體及熱點間的跳動切換, 這些問題可以利用 PHD2 中的兩種機制來排除:暗場影像及壞點圖庫, 關於暗場影像和壞點圖庫的所有功能都包含在功能表列『暗場』項中。
  

暗場影

PHD2 會建立符合導星相機曝光時間範圍的暗場影像資料庫, 當資料庫建立後就會自動儲存並供 PHD2 中的許多功能引用, 因此, 你可以花點時間建立良好的暗場影像資料庫, 並在後續的導星工作上使用此資料庫; 當連接上導星相機後, 你可以利用功能表列『暗場』項中的『暗場影像庫...』項目來建立暗場影像資料庫, 點選後會看到類似下圖的交談畫面:



畫 面上方最短及最長曝光時間控制項目用來設定建立暗場時所需的曝光時間範圍, 開始、結束及中間時間值會配合主畫面上的導星相機所會用到的曝光時間來設定, 這樣才能讓每種相機曝光時間都有相對應的暗場影像庫可以使用; 第三個控制項指定每種曝光時間要拍攝並平均多少張暗場影像, 平均後的暗場影像稱為 '主暗場影像 (master dark frame), 傳統上, PHD2 會使用 5 張暗場影像平均後作為主暗場影像, 但你可以增加拍攝數量來改善主暗場影像的品質, 你也可以位此案場影像庫加上註解, 這個資訊會寫入到暗場影像資料庫的表頭中以備後查。 

在 附註欄上方的兩個單選按鈕指定你是要修改/擴充現存暗場影像庫或者想建立新的暗場影像庫, 如果畫面上提示你得重新建立暗場影像庫的話, 你就得選擇 '建立全新的暗場影像庫' 選項, 這樣可以確保所有的主暗場影像都與目前所使用的倒星相機相符, 否則你可以指定不同的曝光時間後拍攝並更新/擴充暗場影像庫內容。

設定好參數後, 點擊『開始』按鈕進行拍攝工作, 如果你所使用的導星相機沒有快門 (大部份都是), PHD2  會要求你蓋上鏡頭蓋, 為了達到最好的結果, 請確認不會有漏光的問題 - 不建議在大白天來作這件事情, PHD2 會循序地依所設定的曝光時間範圍, 每種曝光時間的拍攝張數拍攝暗場影像, 拍攝過程中的狀態會顯示在視窗底下的狀態列上讓你清楚目前的作業進度, 開始拍攝後『取消』按鈕會轉變成『停止』按鈕, 如果出錯或你想中途更改設定參數的話, 可以在整個程序完成前按下『停止』按鈕來中斷拍攝的工作, 停止拍攝工作會讓程式捨棄所有之前所拍攝的影像資料, 因此修改後, 所有拍攝工作得重新來過, 在所有的影像拍攝收集完成後, PHD2 會計算出主暗場影像, 將這些影像儲存到暗場影像資料庫中後顯示總結訊息框,  如果你所使用的導星相機沒有快門, 系統也會提示你將鏡頭蓋打開以回到正常拍攝的環境。

暗場影像庫建立後, 你可以利用功能表列『暗場』項中的『使用暗場影像庫』項目來使用此影像資料庫, 每次點擊功能表中的項目後就會啟用/關閉該選項, 後續程式作中都會保持最後暗場資料庫使用情況的狀態, 如此即使你離開功能表, PHD2 在 下次你執行程式時, 仍然會自動載入並使用該暗場影像庫; 暗場影像庫會保存在磁碟上直到你建立新的暗場影像庫為止, 因此你可以隨意更改功能表上『使用暗場影像庫』項目而不會遺失任何資料, 如果你有使用暗場影像庫, 但主暗場影像但其中不包含你所用相機曝光時間的主暗場影像, PHD2 會拿較相近的主暗場影像來用, 當然你也可以在拍攝符合的主暗場影像以獲得到較佳的結果, 在沒有相對曝光時間的暗場影像庫情況下, 你只要再拍攝所缺曝光時間的暗場影像就會自動加到目前的暗場影像庫中, 不需要整個重頭來過; 改變『使用暗場影像庫』設定可以讓你檢視使用暗場影像庫對導星影像影響和決定導星影像是不是因為使用暗場影像庫而變得更好。

請記得暗場影像庫與導星相機是相互關連的, PHD2 會檢查暗場資料庫與你目前所用的相機是否相符, 如果不是的話, 你就會看到暗場影像庫與你目前使用的相機不符而必須要重建的告警訊息, 當你更改現存設備組態檔中的相機後就有可能發生這個問題, 這時候除非你回復到舊有相機或重建暗場影像庫供新相機使用外, 別無他方法可以來解除這個問題。

Bad-pixel Maps (Defect Maps)

某 些導星相機, 單使用暗場影像無法將導星影像上可見的問題像素移除掉, 這種情況下, 利用建立壞點影像庫可以取得較好的結果, 這個方法會直接測量並補償感測器上產生偽訊號 (熱噪/缺損) 或者根本不感光的 cold pixel 等特定區域的問題, 建立壞點影像的方法是透過一系列相對來說比較常的曝光 (如 15 秒) 的暗場影像後將影像平均, 然後統計分析所擷取的影像來片別有缺陷的像素再影像中的位置, 這些像素位置資訊會被保存下來以備將來使用, 在正常導星過程中,坐落在導星影像這些位置的像素會由周圍的像素的統計取樣結果所代替,因此從而移除全部或絕大部份的壞點像素, 結果通常可以取得具有平滑的背景和更少的明顯缺陷的影像, 對於仍然存在的任何缺陷,PHD2 也提供利用手動點擊壞像素位置,並將其添加到壞點影像庫的方式來克服。這整個擷取和分析暗場影像的程序都是由 PHD2 為您處理,所以很容易就可以建立一個壞點影像庫。

建立壞點影像庫的方法是通過點擊功能表『暗場』下『壞點影像庫...』項目來進行, 如果這是你第一次執行這個功能, 系統會提示您取得一系列暗場影像以分析你的相機傳感器並建立壞點影像庫:

Defect_Darks

獲 得壞點影像庫與前一章節所描述的獲取暗場影像庫有些微差異, 因為分析是基於統計數據,因此必須使用相對較長的曝光時間(>10秒)而且至少得拍攝 10 張以上的影像。由於壞點影像庫可以重複使用相當長的時間,你不必經常重複此操作,但這是值得花一些時間來獲得更高品質的導星影像。

一旦暗場影像拍攝完後, PHD2  會進行計算,並片別出有缺陷或可疑的壞點像素位置, 於短暫延遲後,就會看到如下圖的對話框:

Bad-pixel Map

PHD2 在 判別壞點像素位置過程中統計計算所得的概況會顯示在『一般資訊』區塊當中,  正常情況下, 你不用去細查其內容, 甚至於可以利用清除『顯示主暗場影像細節』勾選框來隱藏這些訊息, 『結果』群組顯示目前根據 Aggressivness 下方兩個滑動條的設定所得熱噪及冷噪數量, 如果你第一次執行這個功能, Aggressivness 滑動條會定在 75 (數值在 0-100 範圍), 你可能得實驗或作些調整看看所得到的數值與你在正常導星影像所見到的相較是否合理, 由左至右調整 aggressivness 滑動條時你會發現熱噪及冷噪點數會有變化, Aggressivness 滑動條是用以控制 PHD2 如何識別及標定壞點的基準 - aggressivness 設定值越大, 像素數目會越多, 當參數設定好後, 點擊 『產生』按鈕來計算及載入新的壞點影像庫。

此時,你可能想檢視一下結果, PHD2 的主視窗仍處於活動狀態,所以你可以進行正常導星曝光後來看看結果影像東西長什麼樣子,  如果你想快速地查看使用有缺陷影像圖的結果, 只要啟用功能表『暗場』中的『使用壞點影像庫』項目就可以,  請記住,你並不需要讓導星影像有著完美平順而黑的背景, 你只需一張有著少數殘留著熱噪/冷噪的影像而不會讓你會者 PHD2 導星軟體誤判壞點為實質的星點就可以,  如果用非常極端的設定作過度的修正,您可能會製造出許多會干擾到偵測可用導星的壞點區域他們與檢測可用的導航星干擾這麼多壞像素區域,  參數可以很輕鬆地利用滑動條調整, 設定好後, 再點擊 『產生』按鈕並在 PHD2 主視窗中檢查所得到的結果。

您可能會發現, 這種統計方法仍然殘留有你想要消除的熱噪點, 您可以通過手動的方式輕鬆且快速地添加壞點到壞點影像庫中,  只需在主 PHD2 視窗中開始拍攝導星影像的曝光程序, 然後點擊畫面上想要刪除的熱噪點, PHD2  會以綠色追蹤方框標示出此區域, 這時候只要你點選上面對話框中『新增壞點』按鈕, 這樣會自動地將你所判定的壞點加入並更新壞點影像庫, 然後立刻重新載入該影像庫, 因此在下次曝光所拍攝的影像上你就可以看到結果, 你可以持續執行此動作直到獲得滿意的結果為止, 所謂的滿意應該是:不必要 '完美' 只需要 '夠好' 就可以。

壞點影像庫建立後, 你可以利用功能表列『暗場』項中的『使用壞點影像庫』項目來使用此影像資料庫, 每次點擊功能表中的項目後就會啟用/關閉該選項, 後續程式作中都會保持最後暗場資料庫使用情況的狀態, 如此即使你離開功能表, PHD2 在 下次你執行程式時, 仍然會自動載入並使用該暗場影像庫; 『使用暗場影像庫』與『使用壞點影像庫』兩者是完全互斥的, 你只能選其一來用, 如同暗場影像庫, 壞點影像庫也是永久儲存在硬碟中, 因此你可以隨意更改功能表上『使用壞點影像庫』項目而不會遺失任何資料, 這兩種資料結構都是隨時可用的, 但所用的相機有可能會改變, 其結果是,你可能想定期或在看到正常導星影像畫質變差時重建暗場影像庫或壞點影像庫, 在這種情況下,建議的點擊『重建主暗場影像』勾選點框, 告訴 PHD2 重新拍攝暗場影像並重新計算壞點影像庫基準, 其後, 你得如前述方式來優化影像品值直到你滿意為止, 雖然你並不需要直接去處理暗場影像庫或壞點影像庫檔案內容, 這些檔案存在於 AppData\Local 目錄底下。

跟暗場影像庫一樣, 壞點與導星相機是相互關連的, PHD2 會檢查壞點影像資料庫與你目前所用的相機是否相符, 如果不是的話, 你就會看到壞點影像庫與你目前使用的相機不符而必須要重建的告警訊息, 當你更改現存設備組態檔中的相機後就有可能發生這個問題, 這時候除非你回復到舊有相機或重建暗場影像庫供新相機使用外, 別無他方法可以來解除這個問題。
 

重複使用暗場影像及壞點影像

如果您 在在多個設備組態檔中使用相同的相機,您可能想重複給使用該相機的暗場影像庫或壞點影像庫, 這可以通過匯入已經存在且與該相機相關連的影像資料並轉換成一個原來並不存在的設備組態檔來完成, 例如,假設你建立了一個原始, 使用 Loadestar 當導星相機, 並且已經同時建好暗場影像庫及換點影像庫, 名稱為 Profile1 的設備組態檔, 過一段時間後,你要創建一個新的設備組態檔, 該設備組態檔 Profile2中使用不同的赤道儀或不同的導星竟焦長, 但仍然使用原來的 Loadestar 相機, 在這種情況下,你會在使用 Profile2 連接你的設備後, 使用功能表『暗場』項目下的『匯入組態檔..』, 選擇 Profile 1 當做來源檔案來匯入暗場影像庫或壞點影像庫(或兩者), 您只會看到那些具備相容的傳感器幾何形狀(大小和像素大小)相機的設備組態檔。點擊『OK』按鈕進行複製暗場/壞點影像資料庫檔, 這樣就會將他們與新的設備組態檔 Profile2 關連起來, 由於它們的副本,在某個個設備組態檔上所做的修改便不會影響到其他的設備組態檔, 如果想要讓它們的內容保持同步, 則需要後續再做匯入的動作。