草山星空: iTelescope 遠端天文台影像處理備忘 (2) some notes on calibration

這陣子處理CCD影像的備忘:

一、column defects or read-out artifacts 的影像校正 (removing read-out artifacts：re-calibrate with new darks)：

（請注意，此與CCD blooming的情況不同，CCD blooming的情況請參考這篇）

這兩者都會在成像上出現線條，通常是一條條直線，但是成因卻是不同，處理的方式也不同。

column defects 是屬於CCD缺陷，通常在每張的曝光之間若有做充分的dither（稍微移動一下構圖），那麼在疊圖的階段就可以使用sigma的演算法，這個colum defects產生的線條通常都可以在這階段被移除（reject）。（請注意，只有做dither這動作拍出來的原始影像上的線條是不會自動消失的，一定要配合影像處理。dither這動作主要是在要拍攝下一張照片時稍微移動一下構圖，讓這線條在每張拍出來的原始影像上出現的位置有差異，即線條與天體的相對位置每張都有些微的變化，之後可以配合後續的影像處理辨識移除這些線條。）

dither option on iTelescope imaging platform

read out產生的 artifacts 線條與前者不同，但是read-out 產生的線條同時會出現在Light（包含影像的曝光檔案）與Dark frame（暗電流檔）上，所以可以利用暗電流的校正將它移除（請參考SBIG廠的說明）。如果iTelescope使用者下載經過自動校正的檔案(檔案名以“Calibrated”為開頭的檔案)，發現上面有出現直線的線條，其中一種可能便是read out 的artifacts，使用者可以自己log in到你拍攝使用的望遠鏡去拍攝最新的Dark檔（因為server上提供的Dark檔通常不會是當日的）並下載，然後使用未經校正的原始 Raw檔（即檔案中沒有calibrated字眼的），自己在DSS中做暗電流校正（暗電流設定欄使用中位數即可），通常都可以將線條移除。

Light frame ，未校正的RAW檔中的read-out artifacts 。

在疊圖後會更明顯。即使拍攝時使用了dither在疊圖時仍無法移除。

Dark上的 artifacts

如果使用者發現自動校正後的檔案(calibrated-xxx) 裡也有奇怪的線條，其中一種可能就是暗電流沒有校正好，可以試試登入望遠鏡自己拍攝新的Dark檔下來修正。

re-calibrated with new dark frames (Stacked in DSS)

這種線條在彩色CCD的校正後的檔案中會呈現黑色的線條。若在彩色CCD的校正後的檔案上發現這種現象，也可自己上去拍攝暗電流檔來校正。
以上這兩個案例都是我自己遇到的，也都成功地利用暗電流校正移除了。

M74 位在雙魚座的一個螺旋星系，使用 iTelescope T3 (Takahashi TOA150 ,SBIG ST-4000XCM ), 85min 曝光感覺還很暗。

在iTelescope的檔案server登入自己的帳號後，使用者可以找到自己拍攝的檔案都被存在這裡，同時會有未校正的RAW檔與系統自動校正後的檔案(Calibrated)。通常下載系統已自動校正的Calibrated檔來使用即可，除非碰上類似上述的情況。

使用者可在Telescope的拍攝選單中使用Cal選項來拍攝Dark暗電流檔（可設定曝光時間）。

如果你的影像有不同的曝光時間與binning都要拍暗電流

拍攝暗電流並不會扣點數。這個檔案也會被存在你的檔案目錄中。

（雖然server上已有提供整套的Dark, bias,flat檔，不過它們並非每日更新的。）

（註）在後製階段也可使用photoshop裡面的污點修復筆刷工具來修掉不要的線條，用筆刷先點線條的起點，接著按住[shift]鍵然後點一下線條的終點即可。筆刷要設定多大可多嘗試。如果要講究一點，可以搭配其他的疊圖來復原可能被一併消去的星點。

二、彩色CCD的 RAW檔的疊圖與 Bayer 轉換 (color CCD：convert Grayscale raw files to RGB color)：

彩色CCD未校正的RAW檔是16bit灰階的檔案（包括暗電流，系統提供的bias或平場檔都會是灰階的），只有經系統自動校正後的檔案才是彩色的。如果使用者要自己用RAW檔來疊圖並修正暗電流，就必須經過bayer轉換，在DSS (DeepSkyStacker) 中的RAW/FITS設定中找到這個選項打勾，並且選擇Bayer濾鏡的種類（如果找不到特定型號可以自行選擇濾鏡陣列相同的）。

這樣自己疊出來的圖才是彩色的。

iTelescope T68系統是使用彩色CCD .( 2020/05 updated ）

三、使用DSS對齊多張或單張曝光的各色版原始檔 (align LRGB with DSS)：

這點在本部落格其他文章中也有提到過，重點就是設定一個要用來對齊的檔案為基準影像，基準影像可以不疊合，也就是說不將它打勾的話就不會把它疊進去，只是會以它為準來對齊要疊合的影像，構圖也就會以這個影像的框架為準，譬如我通常從使用R濾鏡拍的原始檔中選一張當基準檔，然後無論疊紅色色版或藍色、綠色色版都一樣用這張為對齊基準。

也因此疊合的選項要選標準，而不能選馬賽克等其他方式，這樣構圖才會與基準影像完全一樣，圖片大小也與對齊前一樣。這樣到時在Photoshop中合成色版時，只要將各色版貼上就可以，一定都是對齊的。

如果是bin1x1拍攝的L 檔在DSS中疊圖時要如何設定與以bin2x2拍攝的RGB各色版對齊呢，因為Bin2x2並像元拍攝的圖檔邊長只有bin1x1的一半，所以L就沒辦法用原來設定的基準檔案來對齊了，我使用的方法是先用2x Drizzle疊合RGB各色版，這時疊好的圖已經與L 檔大小是一模一樣了，再來隨便載入一個2x疊好的色版，譬如R，改以這個疊好的圖檔為基準影像去疊L。

如果疊出來的圖局部發生沒有對齊的現象，可試試重新設定偵測星點門檻（用來做基準的影像或要疊合的影像）並重新偵測星點，星點數不要太多（可能雜訊會被誤認），經驗兩百多顆就夠，也不要太少（疊圖有可能會被篩選掉）；或者指定使用「雙線性」對齊法。

*如果要疊合的影像相對於基準影像使用不同濾鏡拍攝或曝光時間差異太大，會造成偵測出的星點數差異太大，也有可能會因此而對齊失敗。請分開來偵測星點，譬如使用H-alpha窄頻在相同的曝光時間下會比RGB偵測到的星點還要少許多，這時H-alpha就要降低偵測門檻來偵測星點，讓星點數不至於太少。

單張：
如果各色版都只有單張，也可以對齊，方法就是只疊合自己一張。仍然設一張為對齊用的基準影像。