・影像處理與軟體使用教學、下載連結 Image Processing & Software (and download links)

Last updated 2023/11/24

M31
L noBIN 60min , R/G/B BIN2 30min each,  Processed with DSS and Photoshop

索引（請點擊連結跳至各段落）

◦前言 

一 、使用的軟體整理/下載連結 

二 、影像處理簡介 

◦2-1 使用軟體簡介 (特色、安裝注意事項等)

◦2-2 追蹤誤差、拖線（星流跡）校正

*注意：將拍攝裝備調整到最佳狀態，讓導星、追蹤攝影的精度達到優良（建議讓拍出來的影像中星點roundness正圓度至少能達0.8以上，0.85以上尤佳，基本上肉眼所見星點差不多已是圓的，無需做拖線、整圓修飾）並維持穩定才是最根本解方，才能得到最佳影像品質，使能長期穩定累積曝光時數，也令其他影像處理更輕鬆也有效率。

◦2-3 卷積 convolution

◦2-4 反卷積 Deconvolution

◦2-5 星點銳化（縮小）、消除IR leak等星周色差

*反卷積及FAP, PS縮星外掛等程式讓星點縮小幾乎沒有極限，唯一的限制即要注意的是避免星周出現黑圈，以及如何將星點圖層自然地與無星圖層混合而無違和。善用這些調整修飾星點的工具足以彌補些高中階與頂級望遠鏡的光學素質（星象）上的差距以及視寧度的影響。

 

◦2-6 對齊星像的魔術師

◦2-7 非破壞性快調好幫手

◦2-8 除噪

◦2-9 HDR 高動態色階映射/曝光融合

◦2-10 星點星雲分離處理、去除影像中星點

◦2-11 在MacOs 的終端機中執行 rgb_starnet++ 常遇到的問題

◦2-12 變亮混合、MAX疊合

◦2-13 小波分解 Wavelet Decompose

◦2-14 小波銳化

◦2-15 傅立葉轉換與反轉換

◦2-16 Gigapixel AI 

◦2-17 SiriL Star-Processing (應用 StarNet++, 分離與混合背景及恆星影像；星點重建)

*除星、製作恆星遮罩的星雲與恆星分離處理再混合的工具與技術讓星野攝影的影像處理進化到新的世紀。是細緻地凸顯星際雲氣及調整星點的利器。

◦2-18 關於疊圖

三、天文影像校正疊圖處理流程 

*天文攝影必備的基本影像處理技術

①（批次）影像校正（預處理）/ Dark Optimization 與 Dark Multiplication Factor

②去除光害造成的偏向光暈或色偏漸層的背景校正

③對齊與疊圖 

④校色

⑤分離與混合圖層/色板處理（必要時）

⑥最終調整（單張影像且只作簡易處理的場合僅需此步驟）

四、軟體使用說明與實例

◦4-1 拍攝後簡易處理 

◦4-2 影像校正（偏壓Bias, 暗電流熱訊號Dark, 平場Flat 等校正。）

◦4-3 中性灰白平衡

◦4-4 指定局部/ gray-world的白平衡

◦4-5 Photometric Color Calibration 測光校色 （解星校色 Plate solve + Color calibration）

◦4-6 紅光/近紅外光的星周色差修飾

◦4-7 解決32位元DSS, FlatAide (x86)記憶體不足問題 

對齊與疊圖>>

◦4-8 Dither位移；sigma rejection 剔除法

◦4-9 DeepSkyStacker 天體影像/彗星疊合 （updated 2020/06/02）、彗星+恆星疊合-間隔分群法 (2019)
◦4-10 光害下拍銀河、DeepSkyStacker 疊銀河 
◦4-11 HDR Efex Pro的局部控制點
◦4-12 使用Photoshop手動疊圖，利用其彎曲功能輔助對齊星點，克服廣角或假極疊圖問題 /星景Mask/ Aperture批次調整/ 流星手動疊圖 （圖層混合）(2018)
◦4-13 星景疊合攝影方法兩種 / DSS疊RAW 的設定參考 (2017)
◦4-14 使用RegiStar 星點對齊，包括流星、銀河 (2018)
◦4-15 疊合彗星的最佳流程之探究 (使用到的軟體：DeepSkyStacker, Starnet++, FlatAidePro, SiriL, Photoshop圖層混合)  (2021)

◦4-15a 使用 SiriL 疊合（對齊恆星疊合、對齊彗星疊合）/或以SiriL搭配 Starnet++ 消星進階處理 (恆星彗星分離處理，目前個人覺得最佳的方式）(2023)

◦4-15b 使用SiriL 轉檔、對齊與疊合備忘（簡易處理）/4-15c 懶人影像處理課程的 Siril補充 (2023)

背景校正 (背景取出、光害平場) >>

*background extraction 可說是星景攝影的 game changer, 它很有效地縮短郊山受光害影響所產生的與高山星景攝影間的差距。對郊山天文攝影來說也同樣受惠。

◦4-16 FlatAide 平場（去除天空背景光、鏡頭周邊減光照成的中央光暈、不均勻的光害（漸層天光、梯度色偏）、光路上元件與感光元件汙漬照成的汙點等等的處理），FlatAide與Photoshop去紫邊，FlatAide 偏向光害的校正進階 （FlatAidePro版本使用者可跳過）

◦4-17 平均疊合法 製作星景平場檔（天空背景光場）
◦4-18 Photoshop 圖層混合消去光暈背景：PS後製仿平場法-漸層近似背景製作，進階設定平場圖層群組，低仰角的偏向光害平場處理

*雖然現在已經有了不少能自動化提取（校正）背景的軟體，但使用圖層減除缺陷的手動校正方式在除去局部不均勻光斑（譬如飄過的雲、光路污漬等），仍是非常實用的技巧。

 

◦4-19 使用DeepSkyStacker 製作星點遮罩，並在Photoshop 圖層中使用 (45P彗星)，PS改善漸層或高斯模糊時的色階不連續
◦4-20 侵蝕(erosion) 與 膨脹(dilation) ：ImageJ ＿以 I. Rolling Ball Subtract Background (滾球演算法) 或  Xlib's remove background plugin (多項式近似法)功能做背景提取與移除 
◦4-21 在頻域濾波 ： ImageJ＿快速傅立葉轉換 FFT and Inverse FFT ，remove newton rings 移除牛頓環、干涉紋
◦4-22 太陽 H-alpha的平場，使用 ImageJ 或 FlatAIdePro
◦4-23 FlataidePro 平場、各式背景校正 Background  Extraction 
◦4-24 SiriL 的背景梯度移除（背景取出 Background Extraction ）

其他>>

◦4-25 PIT 星點整圓 (追蹤拖線修飾，correcting star trails)、校色(Matching Colors) 工具 (FlatAidePro 使用者可跳過)

◦4-26 星點修飾 (correcting star trails)，星點與背景分離處理 （使用軟體：FlatAide, PIT, Photoshop - 污點與刮痕功能） (FlatAidePro使用者可跳過)
◦4-27 FlatAidePro (已包含PIT, FlatAide功能且更進化) 天文影像校正處理軟體使用說明
◦4-28 兩張不同曝光值的影像的曝光融合 (FlatAide Pro)
◦4-29 木星錄影，AutoStakkert!3 疊圖軟體使用說明 
◦4-30 RegiStax 疊太陽備忘 （Solar H-Alpha)
◦4-31 LRGB色版合成
◦4-32 單色相機（天文相機）影像處理備忘 some notes on calibration  
◦4-33 以雙峰(Duo-narrowband)影像重組色板合成HOO, bi-color以及加SII合成SHO等窄頻色板影像處理 
◦4-34 iMovie將相片組合成縮時影片
◦4-35 ffmpeg DeInterlace 影片解交錯   

◦4-36 Pentax ASTROTRACER、iTelescope  

前言

視拍攝者的目的，並非所有星空的攝影都需要做影像處理，譬如若只是要做記錄，或僅是有感的隨拍，也許便不需要或僅需簡單的調整，甚至，要拍攝一張有風格、感覺與美學刺點的影像，拍攝者對自然的敏感度，對世界的理解或觀看的角度，以及個人的涵養如何去表現這些感觸與觀點可能更為關鍵。

業餘天文攝影所使用的影像處理已經是科學領域使用多年的技術，不僅包括天文物理，也應用在醫學、衛星影像、工業檢測、顯微影像、人工智慧等領域 (請參考 "Digital Image Processing, 4/e "，Rafael C. Gonzalez , Richard E. Woods；與JL Starck and F Murtagh, "Astronomical Image and Data Analysis", Springer，以及 "The handbook of Astronomical Image Processing" by Richard Berry and James Burnell） 你會發現幾乎所有的數位影像處理技術對於天文研究都使用的到（甚至有些處理技術是因應天文研究而發明的），建立在嚴謹的科學與數學上，目的是為“篩選、突顯我們感興趣的局部信息”或為“修復”原始影像，過濾得到“更清晰的訊號”等。而業餘天文攝影僅是使用到其中比較簡單的運算，這些技術包括曲線階調等強度轉換工具，曝光疊合增加SNR、偏壓暗電流平場等影像校正（預處理）、色版映射組合，卷積反卷積、傅立葉轉換反轉換，各種高低通或帶通濾波器，特徵辨識與提取應用等等，多是為了克服環境（如大氣擾動）、光學限制與缺陷（如進光傳遞率、周邊減光、繞射、色像差）、追蹤設備誤差，電子回路雜訊以及影像強化等，這些處理步驟是科學理論的實踐，為求得到清晰的天體訊號，然後進一步是美學上的追求。

然而藝術創作又是另外一回事。創作可以抒情，可以寫實，可以模仿，可以反諷，可以誇飾，概括，省略，變形，可以象徵，意識流獨白、自動書寫，可以想像，超現實，魔幻寫實……，藝術可以有各種修辭，也可以帶有批評。我們這裡討論的影像處理主要只是作為一種影像復原、增強的輔助工具，若要談論攝影創作作為一種藝術，如同一開始提到的，創作者對世界的理解或觀看的角度甚至於想像，以及個人憑藉自身的涵養、審美觀與技術如何用影像去表現這些獨到的感觸、批評與思想更為關鍵。

Preface

Depending on the purpose of the photographer, not all astrophotography needs image processing. For example, if the goal is simply to document or capture a feeling, little or no adjustment may be necessary. Alternatively, if the photographer wants to create an image with style, emotion, and aesthetic appeal, their sensitivity to nature, understanding of the world, and perspective as well as their personal cultivation are crucial in expressing these feelings and viewpoints.

The image processing techniques used in amateur astronomy photography have been used in scientific fields for many years. They include not only astrophysics but also medical imaging, satellite imaging, industrial inspection, microscopy, artificial intelligence, and more. Almost all digital image processing techniques are used in astronomical research (some were even invented for astronomical research), based on rigorous science and mathematics. The purpose is to "filter and highlight the local information that interests us" or to "repair" the original image, filtering to obtain "clearer signals," etc. Amateur astronomy photography only uses some of the simpler calculations, including curve toning tools, exposure stacking to increase SNR, image correction (pre-processing) such as bias and dark current flat-fielding, color mapping combinations, convolution/deconvolution, Fourier transform/inverse transform, various high/low-pass or band-pass filters, feature recognition and extraction applications, etc. These are mostly used to overcome environmental disturbances (such as atmospheric turbulence), optical limitations and defects (such as light transmission rates, peripheral light reduction, diffraction, chromatic aberration), tracking equipment errors, electronic circuit noise, and image enhancement. These processing steps are the practical application of scientific theory to obtain clear celestial signals and then further pursuit of aesthetics.

However, artistic creation is another matter entirely. Art can be lyrical, realistic, imitative, satirical, exaggerated, summarized, omitted, distorted, symbolic, stream of consciousness monologue, automatic writing, imaginary, surreal, magical realism... Art can have various rhetorical devices and can also be critical. Here we primarily discuss image processing as an auxiliary tool for image restoration and enhancement. If we want to talk about photography creation as an art form, as mentioned at the beginning, the creator's understanding or perspective of the world and even imagination as well as personal cultivation, aesthetic views and techniques are crucial in expressing unique feelings, criticisms and thoughts through images.

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ㄧ、使用的軟體整理，下載連結與說明：

功能	軟體名稱	下載處     Download   ダウンロード
RAW to FITS batch convert 批次轉檔、預處理 pre-processing、疊圖 stacking，背景提取(校正)，傅立葉轉換，色版合成，校色，Wavelet 小波分解，deconvolution，denoise，負片功能，無星影像 starless 與恆星影像 star mask合成，Plate solve，星點重建等。支援Mac Os	SiriL - Siril is meant to be Iris for Linux (sirI-L)，In 2017, it also began to work on Mac OS X and Windows 。SiriL是少數具有所有所需天文影像處理功能的免費軟體。(除了尚無馬賽克拼接的功能以外)	下載
自動對齊天文影像檔(可對齊不同畫素或者不同FOV的影像，對齊廣角拍攝的星景等影像，銀河疊圖)、校正、疊合、馬賽克接圖，RGB色板分離與合成    image alignment/ registration/mosaics	Registar                            (only for Windows)	收費軟體 commercial software, 有試用版（evaluation version available）
免費影像處理軟體（可取代Lightroom）	Rawtherapee	下載 download
手動疊圖、圖層混合等影像處理、星景接圖、色板合成	Photoshop（有中文） Pixelmator (for macOsX)	收費軟體 commercial software， 有試用版（evaluation version available）
Wavelet Decomposition   (frequency separation) 小波分解	Script for Photoshop , 使用文字編輯器存成.jsx 檔 ,放在 Photoshop script目錄。	下載
可讀取FITS檔、影像處理、小波分解 wavelet decompose	Gimp (wavelet-decompose builtin) 。除了尚未有調整圖層功能外，一款與photoshop功能相似的開源免費軟體	GIMP、McGIMP(內建G'MIC Plugin, 含FFT, IFFT, RL deconvolution, Wavelets等實用功能)
修正追蹤拖線星點整圓、校色. star trails removal	PIT	for Windows 下載 for MacOsX 下載  （Wineskin packed, 4gb patched）
半自動人工平場、除紫邊、製作星點遮罩 、移除星點。auto flat-field processer	FlatAide	for windows下載 for MacOsX 下載  （Wineskin packed, 4gb patched）
除包含上述PIT,FlatAide的平場與動態背景校正、去星點、製作星點遮罩等功能強化（光暈校正與星點拖線校正已無需先偵測星點），增加色板合成、運算混合、對數Level校正、拖線校正（星點整圓），星點縮小銳化、柔焦效果、星軌疊合，過飽和復原（HDR合成）等等，多功強大的天文影像處理軟體。其兩種製作平場/校正不均光暈、色偏漸層工具已無需經過去星點步驟。	FlatAidePro (64bit) 支援TIFF, FITS	收費軟體 一年授權或通常授權。圖檔800萬畫素以下則不需授權可使用（evaluation version available）。目前舊版本備份 Ｖ 1.1.12.1 。作者網站深夜道樂
星點縮小、減少星點、除紫邊等	Astronomy Tools (action for Photoshop)	收費軟體
降噪、銳化、HDR等免費Plugin	Google Nik Collection (action for Photoshop, LR)	Google免費版本下載for Windows, MacOS   ；DXO版本為收費軟體
手動平場（減光暈）	Photoshop Pixelmator (macOsX)	收費軟體
HDR 高動態（曝光融合、色調映射），加強雲氣	HDR Efex Pro2（有中文）	收費軟體, 有試用版（evaluation version available）(Google Nik Collection)
	Aurora HDR 2017 basic	收費軟體
	Photomatix Pro	收費軟體 , 有試用版（evaluation version available）
除噪	Noise ninja (photo ninja) Aperture (discontinued)	收費軟體 photo ninja evaluation version available
製作去除星點影像 make starless image	Starnet++	下載1 下載 2
背景校正（手動平場，功能與SiriL的background extraction 極為類似）	GraXpert	下載
影像調整、管理，RAW 轉 tiff	Aperture (discontinued) 已停售	Aperture 3.23 下載處 , 64位元OS如Catalina 必須下載 Retroactive 修正才能正常使用Aperture (Download Retroactive to active your Aperture for Catalina)
FITS  tiff互轉；快速傅立葉轉換、反轉換 （頻率域濾波，譬如移除牛頓環等紋路）；製作光譜profile；平場處理背景修正(background subtract )；影像計算器，色版混合器等	ImageJ (ImageJ2) -  a graphical user interface (GUI) driven, public domain, Java-based, software package, batch convert tiff to FITS	下載
plate solve、測光、色板工具...	AstroImageJ -ImageJ for Astronomy	下載
FITS stretch, 轉存 tiff	FITS Liberator 3	下載
天文影像處理軟體        色版合成, Wavelet, Sun & Planets processing ,背景提取， deconvolution 反卷積 , View (RAMP, ISOPHOTES , 3D display)  等	IRIS -An astronomical images processing software	for windows 下載            for MacOsX 下載    (wineskin packed)
天文影像處理軟體        影像校正, deconvolution 反卷積（易用）, 量測工具, LRGB色版合成器等	AIP4WIN -Astronomical Image Processing for Windows	for windows 下載
影像校正處理（預處理,即偏壓、暗電流、平場等校正）、對齊、疊圖（包含彗星疊圖）等，製作星點遮罩	DeepSkyStacker	for windows Open Source Release Page for MacOsX（不支援Catalina 與之後的OS） 下載 V3.3.4 4GB patched （DeeSkyStacker.app packed by wineskin）、V4.1 (32bit, 4GB patched) ** 請參考本篇
mp4 轉 avi，影片去交錯 Deinterlance	FFmpeg	下載
間隔攝影製作GIF	GIFfun	下載
間隔攝影疊星軌。疊製星景平場檔。	StarStax	下載
以JPEG檔作縮時影片	Time Lapse Assembler	for macOSX 下載
RAW檔讀取與線性轉檔	DCRAW	下載 、macro for ImageJ/AstroImageJ :batch convert RAW to 16bit linear Tiff(raw)
行星影片預處理，可以裁切影片並自動將輸出檔名存成WinJUPOS 的格式	PIPP - Planetary Imaging PreProcessor	下載
太陽月面行星疊圖，影格輸出成圖片	AutoStakkert!3	for windows 下載
太陽月面行星疊圖，wavelet 銳化	RegiStax	for windows 下載           for MacOsX 下載   （packed by wineskin）
星景專用疊圖軟體，在軟體中製造遮罩分開疊合天空與地景	Starry Landscape Stacker	收費軟體 , 有試用版（evaluation version available）
超解析度 AI放大，神經網路銳化、降噪	Ｇigapixel AI	收費軟體 無限時試用但輸出有浮水印
全景接圖軟體	Image Composite Editor (ICE)	for windows 下載
全景接圖軟體。可自行設定控制點輔助對齊接合。	PTGui	for mac, windows 收費軟體
孔徑測光軟體 (孔徑可設橢圓)（參考 The CCD Photometric Calibration Cookbook,  VizieR for photovisual Mag...etc）	Aperture Photometry Tool (circle/ellipse aperture)	下載
解決32位元程式例如DSS V.3.x 在64位元Windows系統的記憶體不足問題。resolve "out of memory" error of 32bit programs like DSS V3.x, AIP	4GB Patch  -            patches x86(32bit) executables in order to let them have 4GB (instead of only 2) of virtual memory on x64 platforms.	for windows 下載

二、軟體簡介（歡迎指正）：

*FlatAide, PIT下載連結更新。(2021/10/05) 

*以上軟體是個人實際使用過且覺得好用的。紅字的軟體是個人推薦優先建置的基本工具。

另有幾個口碑不錯但個人未使用無法提供建議，使用者也可從網路找到許多資料，如 PixInsight ，若只有mac系統的使用者除SiriL也可考慮用 AstroPixelProcessor. 來做疊圖（2020/02/28 APP 已支援Pentax RAW PEF檔)，但未有疊彗星功能（2020/08/01 已新增疊彗星功能） ，順帶一提APP作者有篇關於疊圖演算法的選擇的FAQ:when-to-use-which-outlier-rejection-filter 值得一讀)。此外，另有兩款給Photoshop 的收費Plug-in則是僅專門校正背景用的 Astroflat Pro 與 GradientXerminator（如果你已經有前面表格裡的FlatAidePro或其他可做背景校正的軟體如SiriL便不需要再另外使用這類Plug-in了）。 

 

*Mac使用者要使用DeepSkyStacker（及其他windows軟體）的方式，個人推薦使用bootcamp（ 即“啟動切換” ）安裝雙系統（分割內建硬碟磁區，或用GameToGo 外接式啟動碟），或使用平行桌面(Parallels disktop)，效率會比wine高很多> 

WINE:在macOSX 下以wine stable 開啟執行V4.1 64bit 版本的 DSS；也可從前面軟體連結下載由wineskin介面打包成的可在MacOsX系統下直接執行的DeepSkyStacker.app（32bit, 但我已經同時把它做過4gb Patched 了所以應不會有記憶體不足問題）。 有興趣朋友們也可以自己安裝wineskin平台來自己打包想在mac裡執行的windows程式，若要在mac 裡執行4gp_patch請參考 How to run 4gb_patch in wineskin。注意*WINE 目前尚不支援 Catalina（含）以後的OS。(2021)

 

GameToGo 外接式 Bootcamp Windows 啟動碟 （SSD 硬碟+HUB+windows 10 系統，注意windows的授權要另外買)
 

*run Aperture on OS Catalina and Big Sur, Ventura ，讓Aperture續命的patch

 download  Retroactive2 to mod. the Aperture

 

 

*使用 DeepSkyStacker 校正與疊圖後建議請自行開啟它剛自動儲存的autosave 檔 (建議預設為FITS格式) 來調整再另存檔案，影像的顏色與飽和度會幾與原圖一致。而若直接使用它疊完自動載入並stretched 的影像則飽和度會嚴重不足。

* 如果在windows 10 執行Deepskystacker時中文視窗下方的 Apply鍵被切掉無法使用，切換成英文顯示即可:

 

*SiriL 功能非常強大，是可以在裡面進行（幾乎）所有需要的深空影像處理的功能。個人認為使用DSS的朋友可以考慮改用SiriL 。唯獨Siril目前（2023）尚未有馬賽克拼接功能。

它也可不經register 進行疊合，因此可以對對齊後影像編輯後再疊圖，這點對於恆星分離疊合的處理相當方便。 

在SiriL視窗中macbook 操作按 command + 觸控板拖拉顯示畫面可移動畫面，按 command + 雙指於觸控板上滑或下滑可以放大縮小畫面。

 *SiriL 疊合後的影像飽和度與相機原始檔所見差不多，且校色容易。Deepskystacker疊合後的影像飽和度則非常低，不容易調整。

 

*Starry Landscape Stacker 是疊星景專用的軟體，針對簡單的地形可以在軟體中將地景與天空分開疊合很方便，不過因為當我們要進一步在其他軟體譬如Photoshop中進行背景校正，通常一樣會製作遮罩分開處理，所以這軟體並非是必要的，就看每個人要處理到什麼程度 (類似的WIndows軟體有 Sequator)。

*將FFmpeg 的程式拷貝到AutoStakkert目錄裡，便可以直接使用AutoStakkert開啟mp4（AutoStakkert 會自動呼叫使用FFmpeg將檔案轉成AVI儲存並載入） 。

*為自己的macosx compile Dcraw 程式，以及安裝ImageJ 的dcraw plugin 與批次轉檔巨集請參考此篇文末。

＊寬景 /全景接圖之前一定要先做背景校正，不然接起來後接縫處會出現黑帶且很難在後製中完全消去。 

*Photoshop 現在選cloud 20G的攝影計劃每月NT320算是還OK，一年到期不用可退掉（台灣退訂的方式是到官網上登入後點擊線上客服告知客服幫你處理即可，官網沒有直接點擊退訂的選項，它會請你聯繫客服）。圖層與遮罩處理是需要的工具。(就看Gimp 什麼時候能做出Adjustment layers功能了，不然長期荷包也是很傷）。另外替代的選擇是Affinity Photo。

調整圖層是一個非常方便的非破壞性微調工具

 

＊Registar 是一次買斷的，雖然台幣要五千多且只有for windows，不過它對齊星點的功能很強(其他軟體不能望其項背) 且使用簡單，並且使用mac的朋友也可以利用虛擬機器的方式將它掛在macOs上執行，個人非常推薦。（註：2021的更新版本已加入影像校正預處理功能）

＊FlatAidePro 目前只接受轉帳，所以可考慮透過代購購買。它是一款很容易上手的軟體，功能強大，尤其對光害區的天文攝影的影像校正相當方便(請參考使用指南)。

*FlatAide, FlatAide Pro 如有 Tiff 檔案讀入或者儲存時發生錯誤，請將原始檔案以Photoshop另存新檔並在存檔時將位元組順序改成 IBM PC Order 即可。（使用 Macintosh 順序會有問題） 

作為一個專用的天文影像處理軟體，FlatAidePro 具備非常多實用且介面友善易用的功能（各功能譯名請參考我的使用說明）。

*AIP4WIN 無法讀取含色版、圖層的tiff，可以先利用ImageJ等軟體將色版分離的tiff影像stack成RGB影像

 

 

追蹤誤差、拖線（星流跡）校正

FlatAidePro 的星流跡（追蹤/導星偏差）修正處理 ,只需手動拉動圓圈或按箭頭調整。

 

其可設定不同的修正參考點與其修正值，FAP將依範圍分別校正，通常一般星野攝影的追蹤拖線在影像中各處的誤差量與其方向應該都會一致，但有些特殊情況譬如廣角疊合、像差等就有可能四個角落有差異。 （修正拖線的另一簡單版本為PIT）

 

 卷積 convolution 

*典型的濾波器就是在做卷積 （convolution ，又稱摺積、迴旋積）運算，譬如影像處理使用的模糊濾鏡。卷積背後的運算方式請參考《數位影像處理》一書（或科大影片單元三part12，見閱讀推薦，它跟相關性的核是一樣只是在使用時必需先轉180度）。簡單說，卷積核就是一個相對座標位置的權重係數，當一個卷積核滑過影像中的每一個像素時，它就將該像素及周圍的值依它們相對於核的權重（圖上核值除以所有核加總數）相乘並加總，在新影像中取代原影像座標（即核此刻的中央像素走到之處）的值(當然這是最簡單的卷積，依此原理權重可以有各種複雜的運算)。

*A typical filter performs convolution operation, such as the blur filter used in image processing. Please refer to the book "Digital Image Processing" (or Part 12 of Unit 3 in the HKUST video series, see recommended reading) for the calculation method behind convolution. In simple terms, a convolution kernel is a set of weight coefficients for relative coordinate positions. When a convolution kernel slides over each pixel in an image, it multiplies the value of that pixel and its neighbors by their respective weight coefficients (the kernel value on the figure divided by the total sum of all kernel values), and then sums them up. The resulting value replaces the original pixel value at the corresponding coordinate position (the central pixel of the kernel at that moment). Of course, this is the simplest form of convolution, and more complex operations can be performed by adjusting the weight coefficients accordingly. 

Gimp的卷積處理功能，可以讓使用者自行設定卷積核(kernel，又可稱模、遮罩等)，截圖中我設定的是高斯函數，因此這時的卷積就相當於是高斯模糊/平滑 (背景影像是經過小波分解的第一階即最高頻圖層)。

The convolution processing function in Gimp allows users to set their own convolution kernels (also known as masks or filters). In the screenshot, I set the kernel to a Gaussian function, so the convolution is equivalent to a Gaussian blur/smoothing operation (the background image is the first-order or highest frequency layer after wavelet decomposition). 

 

 反卷積 Deconvolution

 

反卷積被用在許多科學領域，對光學領域來說，當一個完美的點光源經過一個無法完美的光學系統之後會變形（繞射、色像差等等），不再是完美的點狀，假設整個成像各處都有很好的線性度，那麼各處的變形應該都一致，可由一個PSF(point spread function，點擴散函數 wiki，一種退化函數），來計算一個目標光源/影像經過這個光學系統後會變成何種成像，也就是原始影像經過 與PSF 函數作卷積/迴旋積(convolution) 可算出經過光學系統後會得到成像，但實際上影像的破壞沒那麼單純： 

g(退化影像）=H(退化函數) f(原始影像)+ n(noise) 〈---已簡化的表示（雜訊會影響成像，同時也左右著反卷積的效果）

反卷積進行反方向的推算來嘗試復原影像，給軟體一個 PSF ——在業餘天文的影像處理通常是給程式一個參考星點影像，譬如通過光學系統後的一個星點的繞射圖像（可以實際拍攝或模擬），或直接指定框選拍攝影像中的一個星點（可以有大氣擾動、繞射，其他如鏡頭像差或追蹤誤差造成的變形等，選擇你覺得具有代表性且受雜訊影響最小的星點），由程式推算出退化函數，進行反卷積計算、嘗試修復原始影像。 

Deconvolution is used in many scientific fields. In the field of optics, when a perfect point source of light passes through an imperfect optical system, it becomes distorted (diffraction, chromatic aberration, etc.) and is no longer a perfect point. Assuming that there is good linearity throughout the imaging process, the distortion at each point should be consistent. A point spread function (PSF) can be used to calculate the resulting image when a target light source/image passes through this optical system. That is, by convolving/performing a convolution with the PSF function on the original image, the resulting image after passing through the optical system can be calculated. However, in reality, the image degradation is not so simple:

g(degraded image) = H(degradation function) f(original image) + n(noise) <--- Simplified representation (noise affects the resulting image and also affects the effectiveness of deconvolution)

Deconvolution attempts to restore the image by working in the opposite direction. Software is given a PSF - in amateur astrophotography image processing, this is usually a reference star image, such as a diffraction pattern of a star after passing through an optical system (which can be actually photographed or simulated), or by directly selecting a star in the captured image (which may be affected by atmospheric turbulence, diffraction, and other deformations caused by lens aberrations or tracking errors). Choose a star that you think is representative and least affected by noise, and let the software calculate the degradation function and perform deconvolution to try to restore the original image.

 

 

*先將影像的black point等色階調整好再使用IRIS的反卷積效果會更好，此外，分次執行反卷積，或試著選擇影像中不同的星星做為PSF，有時效果更好。此圖嘗試修復一張失焦變形的星像。  

*Adjusting the black point and other color levels of the image first before using the deconvolution effect in IRIS will yield better results. Additionally, performing deconvolution in stages or trying different stars in the image as point spread functions (PSF) may sometimes produce better results. This image is an attempt to restore a defocused and distorted star image.

*IRIS deconvolution （反卷積） 操作方法請參考astrosurf.com、其二。 

IRIS的反卷積有以下幾種演算法/指令（RL,RL2 較容易操作，WIENER濾波器的K參數很敏感要多次嘗試縮小範圍找出最佳值）：

RL [遞回運算次數] [強度柔化係數(0~1)]（Richardson-Lucy法 ）

RL2 [遞回運算次數] [強度柔化係數(0~1)]（有設定柔化的星點邊緣與背景的過渡更易維持自然）

WIENER [K 雜訊控制參數1~0.0001] (當K設為0時為純反濾波)

WIENER2 [遞回運算次數][K 雜訊控制參數1~0.0001] 

BLIND [遞回運算次數] [K 雜訊控制參數] [柔化係數(0~1)]（盲猜法）

MEM [遞回運算次數]（最大熵法）

VANCITTERT [目前星點的 FWHM ] [遞回運算次數]

 

這是一張近紅外波段經過color mapping 的影像（binx2），執行RL2 20 0.3 反卷積的前後PSF差異（恆星的FWHM縮小，即星點復原向原點光源趨近，銳化了），在選取的恆星上按下滑鼠右鍵可以叫出選單包括PSF顯示（B為背景亮度）。反卷積也可以用來復原動態模糊的影像，譬如星流跡便可歸於是移動造成的模糊。（備忘：IRIS的 PSF快速測光請參考這裏）

 

注意在使用IRIS載入影像時有時程式自動調整level並不盡理想，請將顯示的Threshold範圍拉到最大如圖左下方顯示，便可正確顯示影像。另外，command命令列視窗需自行開啟。 

延伸閱讀 ——OLYMPUS—Lifescience (顯微鏡光學) 的：Image Processing with Deconvolution

AIP4WIN 的反卷積參數設定已視窗化相當易用

AIP4WIN 建構PSF的方式有三種：以模擬產生高斯PSF，或以使用者選擇的星點為基礎製作高斯PSF，或直接從所選的星點建構PSF（如果追蹤不準確有拖線比較適合第三種方式產生PSF）。它除了也有 relaxation 參數可以設定以外，此外，它的設定選項中可以設定跳過低頻的部分。

建議使用FITS檔案格式處理。GIMP可以讀取 FITS (fts)檔。

 

SiriL的deconvolution (V 1.2.0更新)

 

SiriL的deconvolution 功能非常完整，它也有好幾種建立 PSF的方式。一般深空天體影像建議使用 Richardson-Lucy法，其中最重要的要調整的地方就是遞迴（迭代）的步數以及步長，若設太小則看不出效果，設太大則會造成恆星周圍出現明顯的黑圈。若要從影像中的星點建立PSF  請至下拉選單中的 Dynamic PSF取樣星點。

SiriL's deconvolution function is very comprehensive, and it has several ways to create a PSF. For deep sky astrophotography images, the Richardson-Lucy method is recommended. The most important thing to adjust is the number of iterations and the step size. If the value is set too small, the effect will not be noticeable, and if it is set too large, significant black circles will appear around the stars. 

 

 

星點銳化（縮小）、消除IR leak等星周色差

 

除了使用反卷積（消色差可針對單一色版），也可使用FlatAidePro 的銳化功能，可選擇RGB任一色版或連動。 

造成上圖畫面星點周圍的紅圈，除非使用的望遠鏡或光學系統的紅色色差本來就比較嚴重，絕大多數是因為使用的濾鏡（無論是光害或窄頻濾鏡）有IR leak，也就是濾鏡沒有將紅外光濾乾淨，滲入的結果就會產生星周紅色的色暈，幾分鐘的短時間的曝光不一定能察覺，但隨著累積曝光時間越長而越明顯（從根源的解決方式就是選擇沒有紅外線滲漏的濾鏡或加裝ir cut 紅外線截止濾鏡。請注意，一般數位相機感光元件前自帶的藍玻璃也或多或少有紅外線滲漏，請參考光害與濾鏡研究）。

 

Astronomy Tools —— actions for Photoshop 的星點縮小 （Make Stars Smaller）

有些針對photoshop設計的action程序可做縮星點的動作也很方便，唯使用者無法自己做調整，對不同性質的影像使用的效果可能不同。

 

 

對齊的魔術師—— Registar 

*任何一般天文軟件疊不成功的圖，請試試 Registar, 無論是不同視野大小，不同PA，不同變形等等，它都可以輕易對齊，成功率非常高。（請注意 RegiStax 與 RegiStar 是不同的兩個軟體）

For any astronomical images that cannot be successfully aligned using general astronomy software, please try Registar. It can easily align images with different field of view sizes, position angles, deformations, etc., and has a very high success rate. (Please note that RegiStax and RegiStar are two different software programs.)

＊關於使用Parallels Desktop 在mac Os 上執行64bit 的Registar V 1.09 以及其他軟體，雖說registar 可以讓你在購買後，安裝在你不同的電腦上而不另收費用（需向他索取額外的授權），但是你在mac os上利用wine執行64bit 的installer都會有問題，唯一的辦法就是使用虛擬機器將整個windows掛上，我是用PD將bootcamp掛上。(2021更換筆電使用GameToGo) 

 

*Registar 可以處理廣角鏡頭拍攝的星野影像譬如廣角銀河的對齊，以及不同視野大小、像場旋角PA及變形等影像的對齊，功能非常強。如果使用 SiriL或DeepSkyStacker等軟體無法對齊的影像，建議先使用Registar對齊儲存然後再使用SiriL 或 DSS其他軟體校正、疊圖（Registar也有基本的校正與疊圖功能）。

 

非破壞性快調好幫手—— Aperture

 

*至今我還是覺得Aperture是我用過最簡單好用的照片快速調整軟體，不知道為何apple會放棄經營、停止支援更新，基本上個人覺得iPhoto是無法取代它的。就Level來說，通常一般軟體的Level只能靠最暗點、中間調、最亮點的拉桿來做一次調整。但是Aperture中間還多了暗部與亮部兩個拉桿。另外，我覺得Aperture的最方便的地方是，幾乎任何的調整項都可以隨時新增分身（跟調整圖層的意思差不多）。任何的調整都可以隨時關閉或開啟而不會影響原圖。因為隨時可新增一個Level，Aperture的Level功能就變得非常好用，當使用者在初次調整好的Level的基礎上新增一個Level時，第二個Level一開始的畫素分佈是已經根據上一個調整重新對應過的，所以使用者可以隨著新增Level做更細緻的調整。

 

Aperture的所有調整項都附有筆刷遮罩功能，調整相當方便。所有的調整項只有在勾選時才會作用。
  

※下載Retroactive 可以修改Aperture 讓它在Calalina下使用（測試Noise nijia 及Nik插件亦可正常運作）。操作Aperture須有足夠的硬碟剩餘空間。

 

＊除噪可用noise ninja （現已納入於 Photo Ninja軟體的功能之一，不再單獨販售）或wavelet decompose 小波分解搭配平滑濾鏡, 或一般影像處理軟體都有除噪功能，或NIK collection 的Dfine，或利用各種濾鏡，譬如G'MIC就有包括Anisotropic等好幾種平滑/除噪濾波器。 (GIMP有內建wavelet decompose小波分解功能)  

＊Google Nik Collection 是一套（曾經免費）的插件 (for PS, LR, Aperture)，包括了降噪、銳化、HDR等功能。控制點功能可以微調影像中任意區域。

 

 可局部調整的Nik插件 Dfine 2（wavelet base )降噪工具：

 google免費版本的下載網址見最前方軟體列表。

可任意添加控制點微調局部的降噪

 

G'MIC的 ANISOTROPIC SMOOTH（非等向性平滑）降噪：

 

 *G'MIC 是一個功能強大的開源數位影像處理軟體，它的GIMP插件版本包含五百多個(2021/04/15) 影像處理程序、濾波器。目前測試McGIMP 2.10.22 在處理JPEG檔時會有問題，所以請盡量使用tif。個人是GIMP 與McGIMP都有安裝。

 

非等向性擴散 Anisotropic diffusion 是一種非線性除噪演算法，它辨識影像中的特徵，保留細節而降低雜訊。由於它會依據運算在各處生成區域性的濾波器，運算時間較長（建議勾選快速趨近，不然很耗時），但效果顯著。（注意強度拿捏，過強會變成特徵提取）

Anisotropic diffusion is a type of non-linear denoising algorithm that recognizes features in an image, preserves details, and reduces noise. Because it generates regional filters based on calculations at each location, it takes longer to process (it is recommended to check "fast approximation" to save time), but the effect is significant. (Note that the strength should be adjusted appropriately, as setting it too high can result in feature extraction.) 

 

HDR 高動態色階映射/曝光融合 

＊高動態處理 HDR （曝光融合、色調映射等）可用 Aurora HDR basic 、PhotoMatix 或 HDR Efex Pro 2（Nik Collection） ，散見於各文章，個人目前的經驗是，HDR Efex Pro2 對於單張拉亮、凸顯暗部塵埃雲氣效果不錯，而四張（含）以上不同曝光值的HDR使用 PhotoMatix 較優，Aurora 對於星景影像的處理較多便利的調整選項。（註：DSS疊圖功能中有簡單的曝光融合。不同曝光時間疊合的曝光融合通常作為第一階段的HDR，接下來才進一步使用HDR軟體做進一步的色調映射的HDR。）

上圖乃使用FlatAide去除星點後影像，下圖為去星點後再使用專業HDR軟體Efex Pro做 色階映射 (Tone mapping)的處理。

如果兩張不同曝光值的影像使用Efex 作HDR時，低曝光那張若雜訊太高容易殘留鬼影，建議可先將此張降噪。 

如果使用同一影像的不同處理版本來作HDR，載入影像時需自行調整曝光級距，這時需調整適當的曝光值，此值會左右HdR的效果。

事實上，好幾個HDR的tone mapping 、exposure fusion 功能都比天文疊圖軟體內建的還完整豐富，就算是用FITS Liberator也有十幾種Stretch演算法，所以沒有必要自我限制要在疊圖軟體中完成所有後續影像處理 。可搭配Photoshop等圖層處理再將其與原分離的星點混合。

 圖層也是手動做曝光融合（exposure fusion）的好用工具

 星點分離處理、去除影像中星點  remove the stars in image

＊如果有需要可用 PIT/FlatAidePro 修正拖線（建議搭配分離星點處理）。如果要更細緻的處理可用星點遮罩功能，FlatAide/FlatAidePro 可分離星點與背景、製作星點遮罩，或利用starnet++分離星點，然後在Photoshop中進行圖層混合處理。（視狀況，有時分離出來的星點遮罩在使用前先進行除噪將其上殘留的非星點的游絲清除效果更好） 

*If necessary, PIT/FlatAidePro can be used to correct trailing (it is recommended to use separate star point processing). For more detailed processing, the star masking function can be used, FlatAide/FlatAidePro can be used to separate the stars from the background and create a star mask. Alternatively, starnet++ can also be used to separate the stars, and then layer blending can be performed in Photoshop. (Depending on the situation, sometimes it is better to remove non-star residuals on the star mask by performing denoising before use.)

 

 圖層混合是恆星與面天體分離處理的重要程序

上圖使用FlatAidePro 分離星雲與星點製作星點遮罩，分別處理（星雲作tone mapping, 星點則整圓、銳化即縮小）後再於Photoshop裡以圖層混合處理完成。（左為原圖，右為處理後）

 

Starnet++

如果沒有FlatAidePro 也可用Starnet++ 去除星點然後再使用Photoshop從原圖與去星點影像來製作星點遮罩。（上圖使用神經網路去星點處理軟體 Starnet++ 去除星點）

*Starnet++是一款專用來移除星點的免費軟體，在有些舊電腦上安裝會有無法執行的情況（macOS 10.12.6 以後版本才可正常支援 tensorflow，而2009年末以降的機型才能安裝 10.12 即Sierra），通常換新的電腦系統便不會有問題（笑）。 Starnet++不需要調整參數即可使用， 去星點的效果很好（FAP雖需調整參數，且除完星點後通常需再修飾，但可自選保留不要刪除的部分如亮星，同時已內建如PS的修飾筆刷，並有製作星點遮罩功能）。  

*Starnet++ is a free software dedicated to removing stars. It may not be able to run on some old computers (macOS 10.12.6 or later versions can only support tensorflow normally, and models after the end of 2009 can only install 10.12 or Sierra). Usually, there will be no problem if you switch to a new computer system (laughs). Starnet++ can be used without adjusting parameters, and the effect of removing stars is very good. (Although FAP requires adjusting parameters and usually needs to be modified after removing stars, it can selectively retain parts such as bright stars that should not be deleted, and it has a built-in modification brush like PS and a star masking function.)

for windows的2.0 GUI版為簡單的視窗介面，以2.0去星點的速度約是1.1版的核（STRIDE）設為128 的速度，效果初步看起來比較平滑而對亮星部分似乎處理得少？ 換使用LCI版本結果亦同。

 

*當在macOS的終端機中第一次執行 rgb_starnet++ 通常會遇上權限問題，請輸入以下命令列再執行即可。 

*When running rgb_starnet++ for the first time in the terminal of macOS, permission issues may be encountered. Please enter the following command line and then execute it.

 

*注意在windows 的 Powershell 執行指令時須鍵入 “.\starnet++”，不能僅打“starnet++” 

*Note that when executing commands in Windows PowerShell, you need to type ".\starnet++" instead of just "starnet++".

 

 

邊緣偵測亦可運用在去除星點 

邊緣偵測的技術也可以用來將恆星與面天體分離，圖中使用兩次Edge。（可再用遮罩與模糊清除殘影）

Edge detection techniques can also be used to separate stars from extended objects in an image. In the image, Edge was used twice. (Residuals can be removed using a mask and blur.)

變亮混合、MAX疊合

是疊合星軌、流星與深空天體圖層處理經常用到的混合模式。下圖為以Registar的MAX法做馬賽克疊合14張流星與地景。 

It is a blending mode frequently used for stacking star trails, meteors, and deep-sky object layers. The image below shows a mosaic of 14 meteor and landscape images stacked using Registar's MAX method. 

 小波分解 Wavelet Decompose

*Wavelet Decompose 小波分解 :將影像分解成多個不同頻段的子圖，方便針對影像中特定的頻段做處理。 

Wavelet Decompose is a technique that decomposes an image into multiple sub-images of different frequency bands, making it easier to process specific frequency bands in the image.

 

 McGIMP 的小波分解

可以設定要分解成多少圖層數。從預覽可以很容易發現，最低頻是影像中變動最合緩的輪廓、最大的特徵，而最高頻是最快速的強度波動，最細微的特徵、細節（也是雜訊最多處）。目前使用上覺得GMIP分解得比PS的plugin分得好。注意，GIMP的小波分解成的各圖層間使用的混合模式是“Grain merge”。 

*SiriL也可以做小波分解並直接將各層分別存成FITS檔: Extraction -> Wavelet Layers。

 

plugin download 

 

小波銳化 

SiriL的 小波銳化

 Gimp的小波銳化 

細節效果器/等化器是類似的結合小波分解與銳化的方便功能（近似有Registax的小波銳化與IRIS 的wavelet analysis）。

 

Rigistax 的小波銳化

Registax行星處理軟體使用wavelets 小波分解搭配銳化處理，wavelet分解處理的mask有兩種模式，一種為高斯濾鏡，另一種 Default 模式可以自行設計lowpass filter的濾核 Panel/mask（照片中的數字設定為高斯核）。 根據實際使用經驗使用Defaut模式且同樣用高斯核，效果約等於直接使用第二種高斯模式只是強度的差異。

 

 傅立葉轉換與反轉換

＊在頻率域濾波請參考 ‘Digital Image Processing’一書，或科大線上影片第四單元，詳見 閱讀推薦。

 

ImageJ有相當方便的快速傅立葉轉換 FFT 工具，可以輕鬆地配合自製notch filter（陷波濾鏡）來實現在頻譜圖上的濾波。範例請參考後面連結的太陽Ha牛頓環消除。用在消除CMOS的線條狀 defects也很好用。注意頻譜圖（已 zoom in 並刻意拉過曲線讓對比明顯）靠近中央0頻(俗稱DC值)旁的低頻有對角兩處非零值，其連線方向對應左方影像低頻雜訊banding的方向。 

ImageJ has a very convenient Fast Fourier Transform (FFT) tool that can be easily used with self-made notch filters to implement filtering on the spectrum. Please refer to the example of eliminating Newton's rings in the Ha solar image in the link below. It is also very useful for eliminating line-shaped defects in CMOS. Note that in the spectrum (zoomed in and with the curve intentionally stretched for better contrast), there are two non-zero values diagonally near the low frequency next to the central 0 frequency (commonly known as DC value), and their connection direction corresponds to the direction of low-frequency noise banding on the left side of the image.

notch filter 陷波濾波（圈選該處再乘以0 或填滿黑色，即一種遮罩）。再進行反轉換IFFT即可得消除低頻banding的影像。

消除繞射紋的例子

如果影像有線條狀的read out artifacts，請先確認有確實做好dark校正，大部分的線條read out artifacts 都可以暗電流校正清除。在頻率域率波除了快速傅立葉轉換工具外，ImageJ中也有以其為基礎的stripes filter 插件。 

有興趣進一步了解請參考 Münch, B; Trtik, P; Marone, F; Stampanoni, M (2009). Stripe and ring artifact removal with combined wavelet--Fourier filtering. Optics Express, 17(10):8567-8591

McGimp也有簡易的banding denoise插件

 

Gigapixel AI

利用人工智慧演算法以無損細節 (standard模式) 甚至加強細節 (Low Resolution, Very Compressed 模式)放大影像增加解析度（畫素），功能類似的軟體有 Adobe Camera Raw的 Super Resolution 超解析度。（於MacOS 系統下若有不明原因當機的問題，通常在設定中改成使用 CPU 便沒有問題了。）

低訊噪比、雜訊是主要容易產生偽特徵即所謂人造物 Artifacts，因此演算法對雜訊的應對至關重要，換言之訊噪比越高的影像在使用這類超解析度演算法效果越佳。在做反卷積時雜訊有時反而是左右影像復原能否更接近原始影像的關鍵，無論用哪種濾波器人們通常需要在頻率域限制它的半徑並找出最佳的半徑，相當於以平滑來降低雜訊對演算的影像。

請注意使用影像復原技術產生的原始圖沒有的特徵時，並不一定是Artifacts，反之它有可能就是真正的特徵（比原始圖更清晰更接近真實的版本），請參考 "Digital image processing"一書中的 'Image Restoration and Reconstruction" 章節關於使用濾波器復原衛星影像的部分。 

Using artificial intelligence algorithms to enlarge images with lossless details (standard mode) or even enhance details (Low Resolution, Very Compressed mode) to increase resolution (pixels), similar software includes Adobe Camera Raw's Super Resolution. (If there is a crash issue for unknown reasons on the MacOS system, usually changing to use CPU in the settings will solve the problem.) 

Low signal-to-noise ratio and noise are the main causes of creating false features, also known as artifacts. Therefore, the algorithm's response to noise is crucial. In other words, the higher the signal-to-noise ratio of the image, the better the effect of using this type of super-resolution algorithm. When doing deconvolution, noise is sometimes the key to whether the left and right images can be restored closer to the original image. Regardless of which filter is used, people usually need to limit its radius in the frequency domain and find the best radius, which is equivalent to smoothing to reduce the effect of noise on the algorithm's image. 

Please note that when using image restoration techniques to produce features that are not present in the original image, it is not necessarily artifacts. On the contrary, it may be true features (versions that are clearer and closer to reality than the original image). Please refer to the "Image Restoration and Reconstruction" chapter in the book "Digital Image Processing" for the section on restoring satellite images using filters.

 

由明顯的雜訊產生的Artifacts 我們很容易分辨，但若在沒有明顯雜訊的地方復原的特徵，除了用更高解析的原始影像或真實物體來比對，或我們已對該外觀有詳細的實地調查知識，我們無從證明它的真偽，只能暫時放入括弧中。 

Artifacts generated from obvious noise are easy for us to distinguish. However, if features are restored in areas without obvious noise, we can only put them in brackets because we have no way to prove their authenticity unless we compare them with higher-resolution original images or real objects, or we have detailed knowledge of the appearance from field investigations.

 

Tip: 增加 Suppress Noise 的值可減少雜訊成為偽訊號 Artifacts的產生。 

 updated 6.2.2版 效果非常好。 

建議在進行曲線以外的後製之前使用AI。

  

SiriL 的 Star-Processing

一組非常好用的功能。它可以讓你以軟體中的 StarNet Star Remval 功能呼叫並在背景執行 Starnet++ ，得到消去星點的無星影像即背景影像(Starless) 以及純恆星的影像(Star mask)，接著你可以自己使用影像編輯軟體分別修飾、調整這兩個檔，譬如使用它的Full Resynthesis 來偵測並修正恆星缺陷，重建細緻的恆星影像。

最後使用者可以SiriL 的 Star Composition 功能載入背景影像與純恆星影像這兩個檔（必須是FIT格式）並將它們混合成最後的影像。詳細使用方式請參考此篇範例。 

A very useful set of features. It allows you to call the StarNet Star Removal function in the software and run Starnet++ in the background, obtaining a starless image (background image) and a pure star image (Star mask) that removes stars. Then, you can use image editing software to modify and adjust these two files separately, such as using its Full Resynthesis to detect and correct star defects and reconstruct detailed star images.

Finally, users can use SiriL's Star Composition function to load these two files (in FIT format) of the background image and pure star image and blend them into the final image. Please refer to this example for detailed usage.

 

 

使用SiriL的Star Recomposition 功能混合無星影像與純星點影像。 

 

對原影像進行星象重建所得到的純星點影像與無星影像樣於PS中混合。
 

以上各個軟體有其專長的地方，請充分利用各軟體的功用/專長，無需限制自己一定要在一個軟體下完成所有的處理。現在幾乎任何需求都有兩種以上的軟體或功能可用，所以問題主要在選擇自己順手的工具。

Each of the above software has its own strengths, so please make full use of their functions/expertise and do not limit yourself to completing all processing in one software. Nowadays, there are almost always two or more software or functions available for any need, so the main problem is choosing the tools that suit you best.

 

＊ 關於疊圖：

長時間曝光可增加訊噪比 (訊號雜訊比 SNR)，試想一下，因為雜訊是隨機的（可以想成訊號的起伏），在不同次曝光的影像中起伏的分佈並不會一樣，但天體訊號本身在影像中的位置/強度是固定的，所以在疊合後訊號是直接累加增強，雜訊/起伏卻會被平均，量化來說，將N張同樣曝光時間的相片相疊，其訊號強度增強N倍，雜訊/起伏僅增加 N^(1/2) 倍。在光害區，為了避免單張過曝時，可縮短曝光時間，然後拍攝多張疊加，或者，有些非常黯淡的深空天體需要曝光上好幾個小時才能稍微看出些輪廓，即使你在沒有光害的地區，也是需要多張曝光然後疊合來累積曝光時間。先不考慮讀出雜訊的情況，可以粗略地說A時長拍三張疊加跟單張一次曝光3A的時間效果是一樣的。

當單張曝光時間很短時，讀出雜訊的影響就會變得重要，合適的單張最短曝光時間的估算可參考王為豪《星野攝影》及他的 試算表（Numbers） 、Excel ）

三、影像處理流程：

個人的影像處理流程通常是： 

以原始檔 RAW/FITS 或 轉成 tiff（較不建議）進入天文影像處理軟體（譬如SiriL或DeepSkyStacker）做 ①（批次）影像校正 。 影像校正流程 Calibration Process （DeepSkyStacker) 

如果有偏向光害影響則再以專用軟體（譬如FlatAidePro或 Siril）做 ②去除光害造成的偏向光暈或色偏漸層的背景校正。

若有曝光多張則在校正後接著進行 ③對齊與疊圖以累積曝光時間、增加訊噪比 （視情況有時②與③的順序可交換以利軟體批次處理）。

DeepSkyStacker是專門處理 ①與③的軟體。Siril 則可執行 ①至⑥所有功能。

比較複雜、Siril 或 DSS無法處理的對齊工作可以先使用Registar對齊然後再進行疊圖作業。 （譬如對齊不同畫素或不同視野大小的圖檔或對齊馬賽克影像。）

如果有需要做星點校正、星雲恆星分離與混合，或地景回復、HDR等處理時便需要使用Siril, FlatAidePro 與Photoshop 等做 ⑤分離與混合圖層/色板處理（單色色板合成彩色也是在此步驟）。

最後做 ⑥最終調整（譬如調整飽和度、色調曲線、除噪或銳化等等，也就是進行簡單的強度轉換與空間濾波等修飾）。

*視個人拍攝目標與目的，譬如快拍、記錄有時只做⑥的簡單處理而不做其他影像校正處理。

 

曲線即是一種強度轉換工具, X是輸入，Y是輸出。

四、軟體使用詳細說明與實例(點選連結）：

①影像校正（不拍攝Flat Dark的情況），包括偏壓、暗場（暗電流，即俗稱的熱噪）校正與平場校正（Bias, Dark and Flat Field Correction）：

[ (Light - Bias) - (Dark - Bias) ]  ÷ (Flat - Bias)  

 DeepSkyStacker 的 Calibration Process。從流程可以看出其中任何一種檔案及其校正若有問題都會影響到整體的校正結果，應注意每一處細節。

檔案專有名詞說明：

Light ：光子訊號檔，即拍攝星空得到的原始影像檔，但檔案裡面除了天體與天光之光子訊號外，同時也包含偏壓訊號 Bias、熱訊號Dark 以及影像缺陷（譬如鏡頭的周邊減光）。我們所謂的影像校正就是要去掉這些訊號。 

Bias：偏壓檔，相機從晶片讀出訊號時自動施加於影像中的一個值（以避免訊號出現負值），所有以相機拍攝的影像（Light, Dark, Flat,  Dark Flat）中都包含這個值。蓋上鏡頭蓋與觀景窗即黑暗中拍攝（所以與鏡頭無關），也與溫度無關，唯拍攝時需使用與Light相同的ISO，然後以相機最快的快門拍攝即得Bias。應拍攝多張疊合取平均即得Master  Bias以得到較佳的訊噪比。 

Dark ：暗電流檔，是與Light檔同樣曝光時間的相機熱訊號檔（注意：熱訊號通常被俗稱為熱噪，但它是訊號並不是雜訊，它會有固定的pattern）。蓋上鏡頭蓋與觀景窗即黑暗中拍攝（與鏡頭無關），須與拍Light檔時同樣的ISO、溫度（相當即可）、曝光時間長度。應多張疊合取平均以得到較佳的訊噪比（注意相機拍攝的Dark 影像中也含有Bias, 故Dark需要先做calibration 減去Bias 然後才疊合成Master Dark）。如果你的影像在未做校正疊合後出現怪條紋或污漬，請嘗試依標準程序做好校正，若平場校正無法改善，也有可能是CMOS的缺陷，譬如放大器輝光會在影像上呈現影響且隨著曝光時間而變強，因為它也會出現在dark上，所以可以Dark校正。 

Flat：平場檔，鏡頭周邊減光與光路瑕疵、污漬等造成的缺陷影像。對平均光源平面（如無雲天空或專用燈箱等）拍攝平場檔，需與拍攝Light檔時完全一樣的設備與光圈值，勿改變對焦。與Light的溫度、ISO和快門則不必相同，唯拍攝出的平場曝光勿過曝，大約直方圖最右端為飽和值的1/2~2/3即可。應多張取平均（注意相機拍攝的Flat 影像中也含有Bias, 故Flat需要先做校正Bias 再疊合成Master Flat）。(DSS要求 ISO要與Light一致, Siril 不用）

Dark flat （或稱 Flat Dark 即Flat's dark, Dark current of flat, 在DSS 中稱作 Dark Flat ) ：是與Flat同樣曝光時間的熱訊號檔。蓋上鏡頭蓋與觀景窗即黑暗中拍攝（與鏡頭無關），須與拍Flat檔時同樣的ISO、溫度（相當即可）、曝光時間長度。多張取平均。*若拍攝flat所用的曝光時間很短（多是這種情況），以現代的相機來說熱訊號幾乎沒有，所以通常可忽略不拍Dark Flat。

需要認清的是，以上每個訊號都會伴隨著雜訊（訊號的漲落，即不確定性），每個影像校正過程都會加上各自的雜訊。也就是說，光子訊號伴隨其雜訊，暗電流訊號也有其雜訊，平場檔也有其雜訊等等(*)，最重要的，這些影像也都包含了每當相機讀出訊號時也會產生的讀出雜訊(readout noise)，當曝光時間很短時往往是讀出雜訊左右著影像的品質。

所以為何我們在製作Bias、Dark、Flat等校正用檔案時也應分別曝光多張然後經過校正再疊合，是為了得到高訊噪比 (SNR ，即 Signal/Noise，這個值越大訊號越清晰可靠)的master檔，用高訊噪比的master檔來校正以追求更高訊噪比的天體影像。

 注意： 

讓我們再次看一下校正的過程，這個過程的目的是把天體訊號從Light檔取出，而不是（也無法）去除雜訊。如圖所示，先減除偏壓檔，接著減除熱訊號，最後除以平場檔（平場檔等於紀錄著每個像元的透過率）。校正後的影像會剩下   光子訊號以及雜訊，然後再疊合校正後的（calibrated）檔案以得到高訊噪比的天體影像。 

假設單張影像的雜訊強度為σ，當我們疊合 n張得到的雜訊會是（√（n*σ^2)）/n ），即 σ/√n   。訊噪比 SNR則增加√n倍。 

(* )當一張影像內同時有來自不同訊號源的雜訊時，這些雜訊的綜合結果並不是單純相加，而是諸雜訊的平方和再開根號。

SiriL

疊合Master影像時的快速設定參考

DSLR的預處理與疊圖、校色 

(進行以下流程之前已先個別製作了校正用的Mater 影像，這裡僅顯示Light影像的處理過程)

DSLR的 Lights (將RAW影像轉FIT並建立的Sequence 即檔案清單) ➡️ 預處理(校正偏壓、暗電流、平場) ➡️ 對齊 ➡️ 疊合 ➡️ 測光校色

*在校正時要勾選 debayer（因為對齊時需要用debayer的影像），以便在校正完後解拜耳陣列存檔。debayer後的影像會偏綠是正常的，因為DSLR的陣列的綠色像素數通常是紅與藍的兩倍，因為這裡不使用相機的白平衡演算，所以不會是我們在相機上看到的色彩。

關於影像的髒污的校正：

平場影像是用來將拍攝的影像做預處理校正時去修正1.鏡頭的周邊減光 2.來自光路中鏡片的髒污以及感光元件上的髒污等在影像上形成的污漬。這個污漬會同時出現在拍攝的影像以及平場影像上。所以可以利用平場校正把這個部分與正常影像的進光量的差異校正回來。

由光路所造成的污漬與感光元件造成的污漬最大的不同是，當你改變相機的PA相位角即轉個不同的角度去拍攝影像，光路造成的污漬會出現在拍攝的片幅構圖中的不同位置，但感光元件所造成的污漬則會出現在片幅的固定位置。

例如下圖在不同天拍攝的平場影像，相機相對望遠鏡的旋轉角度已不同，除了使用不同的濾鏡造成的周邊減光不同之外，污漬的影響則出現在完全相同的位置的，表示這個污漬是來自感光元件而不是在鏡頭或濾鏡上。這樣的污漬，可以隨時在白天對無雲天空拍攝平場影像而適用於各種不同PA構圖的影像上，也就是只要拍攝一次平場影像而且無論何時拍攝都可以，便可適用在任何使用同器材拍攝的影像的校正上，無論在拍攝時因更換目標而不段調整相機旋角都不會有影響。

所以只要光路保持乾淨，拍攝一次平場檔就可以用很久直到你清潔感光元件後便要重拍平場檔。

（拍攝影像若出現了非感光元件而是其他光路上瑕疵所形成的污漬就要針對不同PA角度的影像各自拍攝平場檔。）

疊合前使用 PLOT 剔除掉追蹤不夠準確的影像

*建議篩選星點圓度 roundness 至少在80%以上的影像。

*在疊合時可以勾選 RGB equalization 均化，程式在疊合後便會先自動以中性灰的校正方法調整影像色彩。不過這裡我們為了更容易看出測光校色(PCC)的效果，暫時不勾選這個功能。使用多波段窄頻濾鏡後的測光校正會影響背景色的精確性，若需要校正背景色可再使用中性灰做背景校色。

*其他參數設定建議請參考Siril官網說明，或自行參考影片中設定。

關於 Cosmectic correction 

使用Siril做預處理校正時，若要使用 cosmectic correction 移除缺陷畫素，請務必要先執行評估 "Estimate"，譬如這裡的範例的 cold sigma （即小於這個標準差值的像素） 在評估後數量大於總像素數的1%，會出現紅字警告，當出現紅字請調整sigma數值，若仍舊是紅字，請取消勾選，不然校正後的影像會有奇怪的紋路如以下影像。

 

Walking noise

 

若在多張拍攝之間有進行dither，通常可避免在影像疊合處理時產生隨星點移動軌跡方向的殘留條紋（俗稱walking noise） 。 

但有時產生walking noise 並非是在拍攝時沒有進行dither，而是在做影像處理時修正 hot pixel, cold pixel造成的，這種情況請先關閉Cosmetic correction再重新處理一次試試。

過度修正冷熱像元造成的walking noise

 

DeepSkyStacker

Dark Optimization 與 Dark Multiplication Factor

使用 DeepSkyStacker 做影像校正（預處理）與疊合時，在Dark影像的設定部份有個Dark Optimization 熱訊號影像最佳化功能，建議勾選。（Siril也有同樣功能）

這個功能會自動將Dark影像中的熱訊號做放大（或縮小）以符合Light（天體影像）檔中的熱訊號強度，以期在暗電流校正時能減得乾淨。

使用的場合譬如Light影像拍攝時的溫度與Dark拍攝時的溫度差異很大（因此對於沒有溫度控制的相機特別有用），或者您想節省時間用同一組Dark去用在不同日期拍攝的影像校正上而不每次皆拍攝Dark時等，諸如此類Light與Dark檔中的熱訊號強度可能不一樣的狀況。

在這個功能的右側則是可以自行手動輸入DMF 即熱訊號的放大係數，當勾選這個功能時會自動取消 Dark Optimization 。 

 

 疊合時的各種基本的運算法 (更多的演算法請SiriL說明 )：

Average 平均法疊合： 目標影像像素強度Ｉ(x,y) = 1/n [樣本 S1(x,y)+ ⋯⋯+Sn(x,y)]。  

Median 中位數疊合法，即中值：Ｉ(x,y) = 將樣本的像素 S1(x,y)到 Sn(x,y) 的值依大小排序後取位於中間的那個數（如果有偶數個樣本，那就是排序後取中間那兩個數的平均）。 

Kappa Sigma clipping 篩檢疊合法（sigma rejection），將樣本中遠離平均值± kappa(指定係數) x Sigma(標準差)的值剔除，然後將剩餘的樣本數重新計算標準差，並再一次依規則重新演算剔除離群值，在指定的遞迴計算次數後將剩餘的數值平均即為該目標像素I(x,y)的值。Median Kappa-Sigma Clipping 類似前者，只是最後一步驟是取剩餘數值的中值。（注意使用中值法對訊噪比的影響）

標準差 =

  

不是只有Light 檔疊合時才需要選擇演算法，在DSS中的Dark等其他檔案都可以選擇自己的演算法，有時可以試試使用不同的疊合法是否會有不同的結果。如若Dark的設定選擇中位數法或許可有效降低Dark等其他檔案自己產生的雜訊或cosmic rays的影響（不過建議使用中值法需要拍攝比平常更多的樣本），建議在了解各參數意義時嘗試各種設定。

建議若非真的必要請關閉修飾功能譬如消除hot pixel, cold pixel的這些功能（cosmetic 宇宙線消除選項，要手動設定半徑與門檻，並不是勾了它就自動完美運作），請先嘗試利用疊圖的演算來消除，也就是先從最單純、乾淨的設定開始疊合再慢慢試著開啟其他選項，因為這些修飾功能有時可能會產生反效果，勾選時應注意比對其影響，簡言之，沒有辦法預測結果的參數應謹慎使用。(已知 cosmetics －detect and clean hot pixels 功能常出現意外的artifacts 問題)

 當原始檔畫面過暗看不清楚

將右上角的level中值向左拉即可調亮，此動作並不會更動到原始檔。 

 

疊完圖若完成畫面顯示過曝甚至全白

應是預設的曲線調整導致，請把RGB水準線顯示的三角形向左拉再按套用(Apply)即可調整（見下圖）。

*此外， 如果以前使用正常但現在突然出現問題的情況，可以先試試“reset default settings”

 

＊個人遇過某些情況調整RGB再儲存後會有亮星反黑等異常現象，目前原因未明。若出現此狀況請不要在DSS內調整曲線，請直接儲存而另在影像編輯軟體中再調整。

彩色相機的 RAW檔的白平衡、Bayer 轉換 (Debayer)

當使用者在DSS中要使用相機的RAW檔進行校正或疊圖，請先在DSS 的RAW/FITS 選單設定。採色單眼相機建議不要使用白平衡的功能。疊完後再於其他軟體校正顏色即可。（個人認為DSS的後製調整功能不太好用）

 

 

彩色天文相機未解bayer (Debayer）前的FITS檔是灰階的，只有解Bayer之後的檔案才是彩色的，需在單色FITS檔這個選項打勾，並且選擇該相機使用的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）。只有設定了正確的Bayer陣列校正後的檔案色彩才會正確。

1. 後製一: 拍攝後的簡易後製 (post-processing) /手動白平衡（色彩平衡）、平場處理即背景校正  kappa-sigma 標準差因數設定（2020/06/02 updated) (Some suggestions for  DeepSkyStacker setting)  

個人目前（2023/07） 會建議使用Siril。

彩色相機RAW檔以Siril做背景校正（背景取出） Background extraction of one-shot color RAW file via Siril

中性灰白平衡

Aperture 的中性灰白平衡

白平衡/色彩平衡是影像處理的重點之一。尤其簡易後製主要做的事就是調整白平衡。 

中性灰選取功能是除了自動白平衡、手動調色溫外另一個可以運用的白平衡工具。中性灰白平衡一開始是用來針對影像中的純中性灰卡(RGB＝127,127,127) 即18%灰卡校正白平衡用（在對目標攝影的當時在同樣的光源下以灰卡校正或另外對中性灰卡拍攝一張影像用來後製校正），這樣就可以對中性灰卡的白平衡校正而得的校正值套用在目標影像上。運用在沒有真實的中性灰卡校正時，我們可以指定（以滴管工具）影像中“我們認為的”灰色的像素上，不必是純中性灰，你認為它是黑色（非死黑）、灰色、白色（沒有過飽和）都可以用它來校正（他們只是差異在強度比例，其各自的RGB值都相等），軟體便會自動校正白平衡。白平衡校正完後再手動調整整體亮度(整體強度)，如果有過飽和情況可調色階或用recovery來調整壓縮回動態範圍。 

White balance/color balance is one of the key points in image processing, especially for simple post-processing, which mainly adjusts white balance. The neutral gray selection function is another white balance tool that can be used in addition to automatic white balance and manual color temperature adjustment. Initially, neutral gray white balance was used to correct white balance for pure neutral gray cards (RGB = 127,127,127), which is an 18% gray card correction white balance (calibrated using a gray card or taking another image of a neutral gray card under the same light source during target photography for post-processing correction). This way, the correction value obtained from correcting the white balance of the neutral gray card can be applied to the target image. When used without real neutral gray card correction, we can specify (using the dropper tool) the pixel in the image that we consider to be "gray." It does not have to be pure neutral gray. You can use it to correct black (not dead black), gray, or white (without oversaturation) (their only difference is the intensity ratio, and their respective RGB values are equal). The software will automatically correct the white balance. After correcting the white balance, adjust the overall brightness (intensity) manually. If there is oversaturation, adjust the color levels or use recovery to compress the dynamic range.

Aperture 的 recovery 

 

沿著grayscale line線上每點的RGB值都相等，黑是0,0,0；純中灰是 127,127,127。neutral gray 白平衡會將選取的畫素依其RGB的差異以演算法調到接近的 grayscale 上，其他顏色則跟著改變。(image credit:karen ying)

 

當然，這裡的“我們認為”帶有主觀的成分，不過通常來說，非雲氣的背景（非死黑）、色指數接近零（但相機的光譜反應與改機與否都會影響實際呈現的顏色，運用上除非特別校正否則依色指數有其困難，尤其若相機未完全阻斷紅外線光滲入，則真實的色彩平衡已被破壞）或你認為應該是白色的恆星，懸臂或反射星雲白色或灰色的部分，以這些地方來校中性灰來說都不至於差太遠。但點擊的時候可能會因為雜訊或其他因素並非點到你想要的像素，可多嘗試幾次或選取不一樣的目標嘗試找出自認為最自然的色彩平衡，然後再調整整體的亮度即可。

指定局部/ gray-world 的白平衡

FlatAidePro 自動Level 的中性灰白平衡

FAP是讓使用者框選一個區域來指定 gray-world，而非以滴管選一個點，較不易出現滴管不易準確點選的困擾（滴管也容易選到雜訊） ，並且，取框選範圍內的像素平均值來演算也會準確許多。FAP的level 同時有高光部過飽和警示與壓縮功能，當自動level若有過飽和情況，可手動拉level右端或使用壓縮功能讓影像呈現所有動態範圍的內容。

 

SiriL的 中性灰白平衡校色 

SiriL在指定校色背景範圍時必須在RGB以外的Red、Green、Blue其中任一色版框選，然後再按下 “Use current selection”

(註：平常我們使用的自動白平衡工具其中一種演算法就是 gray-world 假設，它假設在一般的狀態下，照片中整張影像的所有畫素的RGB值各自平均起來應該是很接近的，也就是灰色調的也就是 Rav=Bav=Gav)

 

 

Photometric Color Calibration 測光校色 

SiriL 的 Photometric Color Calibration

SiriL 的 Photometric Color Calibration 對影像品質很敏感，應在影像線性度未破壞時執行（譬如如果在校色前要調整曲線應維持它的線性），使用時請輸入拍攝影像的天體名稱然後按下 “Find”，並且要輸入正確的望遠鏡焦距以及相機的像元大小(Pixel Size) ，通常有些誤差也仍可成功 Plate Solve，如果失敗，請勾選 Down sample image 再試試。

勾選 “Flip image if needed” 會在plate solve時同時翻正你的FITS檔影像（如果影像不正常翻轉），如果原始檔案是FIT格式的請務必勾選。

＊AIP4WIN 也有G2V星校色功能，不過它做法不太一樣也沒有自動化，需要使用者從基本功做起，需先拍攝任一G2V星與並校正取得自己的相機的R,G,B各色板的色平衡修正係數，然後才能應用在軟體中。（我們的太陽就是顆G2V型主序星）

 

紅光/近紅外光的星周色差修飾

星周的紅色色差除了使用FlatAidePro或Photoshop等軟體縮紅色色版的星點的方法之外，在某些情況下也可在白平衡校正之後利用降低橘色、紫色的色相飽和度的方式來修飾更容易。

 

需注意許多天文濾鏡都有 Ir leak的情況，在拍攝時就另外加上UV IR-cut濾鏡把紫外以及Ha波長以上的不需要的紅光濾除可以減輕這種星周色差。

 

2.解決32位元DSS, FlatAide (x86)記憶體不足問題請參考 4GB_Patch file這篇 （使用64位元版本軟體可跳過）

③對齊與疊圖：

累積足夠多的曝光時間是重中之重，得到高的訊噪比疊合影像對之後進入其他軟體進行影像處理有絕對幫助。

 

此外，在多張拍攝時，於曝光間隔間手動或自動將視野進行dither位移（稍微移動幾個pixel的視野讓同樣的訊號不會落在同一pixel上）則可以在疊圖時利用中位數或sigma等演算法消除壞點、冷熱點、線條等read-out artifacts 。

 

3. DeepskyStacker 天體影像/彗星疊合 （updated 2020/06/02）、2.彗星+恆星疊合-間隔分群法 (2019/03/26)

4. HDR Efex Pro的局部控制點。

5. 使用Photoshop手動疊圖，利用其彎曲功能輔助對齊星點，克服廣角或假極疊圖問題 /星景Mask/ Aperture批次調整/ 流星手動疊圖 （圖層混合）(2018)

6.星景疊合攝影方法兩種 / DSS疊RAW 的設定參考 (2017)、參考2（彗星+恆星）  (2019)

7.Using RegiStar 星點對齊(1) (2018)、(2)流星、銀河 (2018)

8. a. 疊合彗星的最佳流程之探究 (使用DeepSkyStacker, Starnet++, Photoshop圖層混合) （2021/05/06）

    b. 疊合彗星的最佳流程之探究(二) (使用DeepSkyStacker, FlatAidePro, SiriL, Photoshop圖層混合) （2021/11/06）

8.c. 使用 SiriL 疊合（對齊恆星疊合、對齊彗星疊合）/或以SiriL搭配 Starnet++進階處理（2023/02/07）

d.使用SirL 轉檔、對齊與疊合備忘 (簡易處理) (2023)

e.懶人影像處理課程的siril補充  (2023)

 

 

 

②背景校正  Background correction：

9.（FlatAidePro版本使用者可跳過）(1) FlatAide 平場（去除天空背景光、鏡頭周邊減光照成的中央光暈、不均勻的光害、光路上元件與感光元件汙漬照成的汙點等等的處理程序）、後製平場軟體（for windows）使用說明與範例 Guide to FlatAide V2.51(flat field processing , or remove purple fringing)、FlatAide與Photoshop去紫邊，(2)FlatAide 偏向光害的校正進階 

10.平均疊合法 製作星景平場檔 (背景檔)

11.Photoshop 圖層混合消去光暈背景: PS後製仿平場法-漸層近似背景製作(1)、(2)進階設定平場圖層群組、(3)低仰角的偏向光害平場處理、(4)低仰角光害平場處理

12.使用DeepSkyStacker 製作星點遮罩，並在Photoshop 圖層中使用(45P彗星)；ＰＳ改善漸層或高斯模糊時的色階不連續。

13.侵蝕(erosion) 與 膨脹(dilation) --- ImageJ :以 I. Rolling Ball Subtract Background (滾球演算法) 或 II. Xlib's remove background plugin (多項式近似法)功能做自動平場(背景移除)處理 。

 

設定恰當的滾球半徑便能提取出背景

image credits: Adam Huang, Chung-Wei Lee, Hon-Man Liu Rolling ball sifting algorithm for the augmented visual inspection of carotid bruit auscultation

 

14.在頻域濾波 —— ImageJ: 快速傅立葉轉換 FFT and Inverse FFT ，remove newton rings 移除牛頓環、干涉紋。

Image credit: AAVOS 

對影像的頻域來說必須想像三維，其中頻率大小與其方向佔了兩維座標，另一維乃振幅即該座標上的強度。傅立葉轉換是傅立葉級數的觀念的延伸：任何複雜的函數皆可以用一系列不同頻率的正弦、餘弦波之和來表示。

 

15.太陽 H-alpha的平場，使用 ImageJ 或 FlatAIdePro 兩種方式。

16.FlataidePro 背景校正。

 

Handcrafted background extraction and  Auto／Manual Dynamic Background  Extraction 

 

FAP的背景提取/校正

以 a.載入拍攝好的一般平場檔或如上圖：利用其提供的工具 b.即時製作平場檔/背景檔來進行平場校正。下圖：c.即時/動態測量提取背景並校正，包括明度與色彩漸層皆會校正。可讓程式自動分佈偵測點或手動在任意處增減可避開非背景處。

 

SiriL 的Background Extraction

按 Generate 會自動產生偵測點，要手動增減偵測點時需點選紅藍綠其中一色版才能操作 (RGB僅供檢視)，增減方式如FAP。星景校正建議插值方法選 “RBF”。“Compute” 會計算背景並顯示校正後影像，但按下“Apply”才會改變原圖。

 

 

左起第一張原圖經過背景校正步驟得到第二張影像，接著使用一般的影像調整來得到高對比的第三張影像。最後一個步驟再經過HDR的處理將第三張影像與第一張原圖做高動態曝光融合處理，維持銀河的亮度、對比並同時將地景提亮一些。

 

（註：以上說明中的「平場」泛指以除法或減法等影像運算進行的背景修正）

其他：

17. PIT 星點整圓 (追蹤拖線修飾，correcting star trails)、校色(Matching Colors) 工具 (FlatAidePro 使用者可跳過)

18.星點修飾 (correcting star trails)（2）星點與背景分離處理 （使用軟體：FlatAide, PIT, Photoshop - 污點與刮痕功能）
 (FlatAidePro使用者可跳過)

19.FlatAidePro (已包含PIT, FlatAide功能且更進化) 天文影像校正處理軟體使用說明 (updated 2019/03/24) 

1.灰階合成RGB （色版混合器）- channels

2.批次影像計算 -batch calculator

3.レベル 色階調整(1)/ Tone Mapping (Tone Compression) 階調映射壓縮 

4.過飽和復元 （以短時間曝光影像來復原原畫像中的過飽和部分）- Recovering blown highlights by exposure fusion

5.消除紫邊 (青ハロ軽減) -remove purple fringing

6.TONE curve 及 HSV correct node  色彩調整器

7.星點整圓, 追蹤誤差修正（流れ補正）-startails correction （guide error correction）

8.星點銳化縮小（スターシャープ）- star sharpening

9.星檢出除外領域/星象檢出/局部星點校正 - stars detection 

10.平場校正 （フラット補正）- flatfield correction

11.不均勻光暈/色漸層校正 （カブリ補正）- fogging/Light pollution/Color gradient correction

12.彩色相機之原始CFA灰階影像解拜耳轉成彩色影像 (ベイヤー展開) - deBayering, demosaicing

13.バッチキャリブレーション (批次影像校正) Batch calibration 

14.移除星點以及製作純星點影像/ 14-1遮罩（星點分離）- remove stars

15.比較明Stack

16.裁切 crop

17.レベル 調整(2)/ 自動白平衡 - Auto WB   自動背景校色

18.SAO Color Mapping 色彩映射/ナローバンド (Narrow Band) SAO ->AOO 変換

19.星景柔焦鏡效果（ソフトフィルター効果）- Soft filter effect

19-1.星檢出除外領域設定＋星景柔焦 

20.編集：元画像、作業画像、最終画像視窗間的拷貝與簡單運算

20-1. Parallels Desktop(Coherence mode) :UNDO（平行桌面融合模式）

21.等倍星象チャット画象作成，中央、周邊分割畫面作成

22.檔案格式問題/ Tiff的位元組順序 - Byte order type/FITS 的color data

23.Starnet++ 移除星點 

 

20.使用 Photoshop圖層遮罩將兩幀不同曝光值的圖檔做簡易曝光融合HDR

21.木星錄影，AutoStakkert!3 疊圖軟體使用說明 

22.RegiStax 疊太陽備忘 Solar H-Alpha 

 

(L)RGB 色版合成：

有許多軟體包括 Registar、ImageJ、FlatAidePro 等皆有色板合成器可以合成RGB影像，也可用Photoshop合成 LRGB 影像，或者，SiriL、AIP4WIN 與 IRIS 的色版合成器皆可以直接合成 LRGB。

＊RGB主要為黑白相機拍攝出彩色影像的方法，做法是先分別加上R、Ｇ、Ｂ濾鏡拍攝出三個灰階影像，然後再將這三個影像利用RGB合成軟體指定為各色版而合成彩色影像，由此延伸，也可以使用RGB以外的濾鏡譬如窄頻濾鏡拍攝，然後將其對應到RGB各色版合成不同調性的彩色影像，譬如 SHO(SAO), HOO(AOO) 等。

*LRGB的L為明度圖層， 基本的製作方式是除了拍攝RGB以外再另以L濾鏡（通常就等於是一種UV-IR cut濾鏡）拍攝一張L影像，然後與RGB三張影像一起合成LRGB，合成影像的顏色資訊來自RGB影像，明度（亮度)、細節則來自L影像。L影像本身也可以經過後製加強某波段的細節譬如加上Ha來合成L。LRGB拍攝/合成的方式主要用在當天體黯淡到需要大量曝光時間（例如十小時以上）的情況，RGB可以使用併像元的方式而L用正常原畫素的方式來拍攝，這樣可以結省大量的曝光時間。或者用不同的波段混合成L圖層來加強影像。

 

以Photoshop合成LRGB，將拍攝的R、G、B或其他窄頻影像影像分別貼入一圖層各相應色版合成RGB，L影像則另立一明度圖層，其混合模式需設為「明度」

 

 SiriL 的色板合成器

可直接指定Ha影像，此外，只要先載入最大尺寸的影像，其它例如bin2x2  的影像它會自動up scale，另外可自動對齊色版。合成後建議使用測光校色，相當方便。 

＊當利用同一光學系統，RGB採用併像元（譬如bin2x2）的方式拍攝與正常全解析度拍攝的L影像的合成LRGB情況，可以利用SiriL直接合成，它會自行放大(Upscale) RGB影像（當然也能自動對齊）。

 AIP4WIN 的色板合成器 Join Color Tool

 

包括M16在內有許多發射星雲的光譜被Ha發射線的強度完全主宰，上圖為以同樣5min bin2曝光時間拍攝的M16星雲的 SII, Ha, OIII 黑白影像，如果是以一般的彩色相機攝影即會看到紅色幾乎佔據了整個畫面，而以哈伯假色SHO 合成的方式則是會變成綠色主宰了畫面，如果我們想要得到比較平衡、豐富的SHO色彩，就要改變RGB各色板即 SII/Ha/OIII 的強度（權重）。

 

M16老鷹星雲的SHO哈伯假色合成 (R-G-B色版分別以SII-Ha-OIII影像代入)。上圖左邊是以1:1:1等權重的方式合成哈伯假色的RGB，右圖在同樣的曝光時間下調整RGB各色板的權重（加強SII與OIII，可用影像運算器先加強各色版，或直接在色版合成器調整）而得到豐富的合成色彩。

有許多色版合成器都可以調整各色版強度，FlatAidePro也可以直接設定權重。

23.LRGB色版合成/ iTelescope 使用後的影像處理

24.CCD 影像處理備忘 some notes on calibration  

25.以雙峰(Duo-narrowband)影像重組色板合成HOO, bi-color以及加SII合成SHO等窄頻色板影像處理 

使用OSC(one shoot color) 彩色相機譬如單眼相機拍攝的雙峰窄頻影像來製作HA 與OIII灰階影像：

有許多軟體具有分離RGB色版的功能，使用者可以自己分離色板後取紅色為Ha影像再另外以特定比例來混合藍色與綠色色版製作一OIII影像。SiriL有自動製作Ha與OIII影像的功能，使用者需載入一未經解拜耳（debayer）具有CFA（Color filter array）資訊的影像檔（譬如單眼相機的RAW檔，或經過預處理疊合後的CFA檔），執行 Image processing -> Split CFA channels->Extract HaOIII

HOO(AOO)色板合成影像為何？

當我們使用數位單眼加雙峰窄頻濾鏡拍攝天體時，Ha的波長幾乎都只能通過拜耳陣列的紅色濾鏡的sensors 像元，所以我們可以直接提取RAW檔陣列中的紅色影像當作是Ha的影像。

而OIII波長在500.7nm，感光元件拜耳陣列中的藍色與綠色通道都有通過一部分，所以提取OIII的過程比較複雜，不過因為陣列中的藍色綠色對OIII透過的效率都差不多（視相機廠牌會有所差異，此例是剛好在曲線交錯處），而以RGGB陣列排列的感光元件上的G像素數量是B的兩倍，即OIII落在綠色的強度（曝光時間）會是藍色的兩倍，所以在此前提下製作OIII檔時個人通常是取(G強度x2+B強度x1)/3 ，這個過程可以影像處理器直接運算，或例如使用SiriL這類軟體的Ha/OIII自動提取功能。

然後這個提取出的影像你便可以去重新混合RGB色板（注意RGB彩色影像的三個色板/通道，與未解拜耳前的RAW檔灰階的四通道不同），所謂的HOO色版就是把取出的Ｈa 灰階影像放入新的RGB的R色板，所以紅色還會是紅色。不過把G、B色板都用取出的OIII影像代入（即是Ha-OIII-OIII），因為新的G、B都同樣是取出的OIII影像，藍綠的顏色就平衡了，背景就比較容易校色（背景不會綠綠的）而同時不至於對Ha的色調有太多影響。

將Pentax K3II未改機 加STC雙峰濾鏡曝光十分鐘後的原始DNG檔（左圖）載入SiriL製作Ha 、OIII影像然後再使用RGB compositing合成HOO影像（右圖）。

 

 使用iMovie將相片組合成縮時影片

將所有相片載入後，先進入偏好設定，設定每張相片的持續時間，即決定了影片的每秒幀率 (fps，此例設定每張0.2秒，換言之等於每秒五幀) ，然後才將所有相片拉到下方的時間軸，這時每張相片的播放持續時間都會一致等於剛在偏好設定裡設好的數值。 因為它只容許設到小數第一位，所以要更細的調整速度，可以將其先輸出成影片然後再載入影片對影片速度做調整。

26.ffmpeg DeInterlace 解交錯  

其他注意事項：


(1) Pentax ASTROTRACER 

因為Pentax ASTROTRACER 的單張最長曝光時間有限制，為了得到更長譬如數十分鐘的曝光時間，也需要靠疊圖軟體來輔助，將各單張的曝光疊合起來以得到一張曝光時間加總的圖。如果當日的校正情況遲遲不理想，無法達到理想的單張不拖線的最長曝光時間（例如個人測試300mm是80秒），那麼可以退而求其次，不必每張都要曝到極限時間，縮短單張的曝光時間，例如以單張曝光三十秒的方式，多拍幾張來疊，也是可以達到提高訊噪比的效果。

基本總曝光時間參考：像陽明山巴拉卡公路沿線或天空背景亮度也在19.5-20之間的郊山，銀河總曝光時間12～18分鐘，一般較亮的瀰漫星雲、或星系總曝光時間30分鐘左右（已改機），已經能獲得還不錯的清晰度/訊噪比。有些比較暗的天體則需要至少一至兩個小時的曝光時間譬如女巫頭星雲、面紗星雲等才能初步得到大概完整的輪廓。

關於星景的拍攝，因為天體一直在運行，如果追蹤天體，當曝光超過一定時長，地景便一定會模糊。多張曝光疊合，因為是對齊天體疊合，只要總曝光的時間跨距超過一定時長地景也相同會模糊的。如果要得到清晰的地景，就必須另外用遮罩的方式疊合一張清楚的地景。

但請注意：1.疊圖軟體無法取代追蹤裝置，追蹤裝置做的是在疊圖軟體之前的工作。使用追蹤裝置譬如赤道儀、攝星儀、Astrotracer是為了得到單張曝光星點不拖線的原始檔。短焦下可以不必追蹤裝置，使用固定攝影仍有足夠的曝光時間拍出單張不拖線的廣角星空，但長焦下要拍攝出單張不拖線的原始圖檔，且單張曝光時間足夠到訊號不被淹沒於讀出雜訊中（單張最短曝光時間的適當值的估計可參考王為豪的《星野攝影 II》），就必然需要使用能夠追蹤天球運行的裝置，才可以讓相機（Pentax ASTROTRACER 則是移動感光元件）在長曝的同時與目標同步運動，譬如使用200mm拍天球赤道附近的天體，若不使用赤道儀或攝星儀、ASTROTRACER 此類追蹤裝置，則不到兩秒就會開始拖線，拖線的圖檔拍再多張來疊圖也一樣拖線。若要在無追蹤的前提下使用非常短的曝光時間來疊合，就需要至少數千上萬張的原始影像（視天體亮度）才能得到可接受的訊噪比。行星攝影所謂的 'Lucky Imaging' 的用意不同，Lucky Imaging是為了降低大氣擾動的影響而得到較高的細節解析力（請注意大氣擾動的同調/相干時間、同調長度的限制）。

2.疊圖是為了「增加訊噪比（訊號/雜訊）」，而不是「增加亮度」（增加亮度譬如相機的ISO設定越高，只是將訊號放大，訊號放大的同時雜訊也會被等倍放大，因此訊噪比不變。）；但將N張同樣曝光時間的相片相疊，其訊號強度增強N倍，雜訊僅增加 N^(1/2)倍，相除下訊燥比增加了N^(1/2)，正常的情況下，因為數位感光元件的線性特性，曝光時間越長訊噪比就越高，訊噪比越高細節就會越清晰，因此應儘可能的拉長總曝光時間。 

3.拍一張然後拷貝多張疊加是沒有意義的，一定要多張拍攝疊加。因為將同一張拷貝多張疊起來時，雜訊的位置每張都相同，所以雜訊與訊號的比例仍然維持不變。但是多張拍攝的話每一張的雜訊位置都是隨機而不同的，疊起來訊噪比才會增加（降低雜訊感）。

(2)iTelescope

在一般正常情況下，處理使用iTelescope拍出來的Calibrated檔案(系統自動校正過的檔案)，只需要用到DSS與Photoshope兩種軟體做疊圖與色版合成，然後再使用Aperture（個人使用中）或LR 這類影像管理軟體做微調就夠了，並不需要其他修飾校正的軟體，因為使用者較常或碰到的問題，譬如追蹤不準（如導星失誤或因為陣風影響），編碼器問題導致目標定位失準，或是有受來自外部光線角度變化（譬如受月光影響或雲層、水氣）造成的artifacts痕跡等，這些都可以申請refund，建議重拍即可。