Baader Planetarium GmbH, Kurs CCD Technik

BILDVERABEITUNGSTECHNIKEN FÜR DIGITALE CCD-AUFNAHMEN

Auf diesen Seiten sollen einige Tipps und Hinweise zur Bildverarbeitung von astronomischen CCD-Bildern gegeben werden. Allzu tief werden wir allerdings nicht einsteigen, da dass den Umfang dieser Website sprengen würde (aus den ursprünglich geplanten 10-15 Seiten ist eh schon ein halbes Buch geworden).

Um tiefer einzusteigen, lesen Sie bitte die entsprechende Fachliteratur (siehe auch unsere Literaturhinweise).

Bitte beachten Sie, dass einige der Seiten sehr umfangreich an Bildmaterial sind und lange Ladezeiten erfordern können.

Die Bildverarbeitung astronomischer CCD-Aufnahmen kann man grob in die folgenden wichtigen Bereiche aufgliedern:

	Allgemeines
	Die Rohbildverarbeitung
	Das Setzen von Back und Range
	Das logarithmische Skalieren von Bildern
	Falschfarben und Pseudo - 3D Darstellung
	Die Bildschärfung (Lucy-Richardson, Unsharp Masking)
	RGB und L-RGB - Verarbeitung
	Endbildverarbeitung
	Bild-bzw. Filearchivierung

Allgemeines:
Die Verarbeitung von Bildern - die mit gekühlten astronomischen CCD-Kameras aufgenommen wuden - gliedert sich normalerweise in zwei Prozesse. Zu Anfang gibt es eine Rohbildverabeitung, welche Spezialsoftware erfordert, nämlich solche, die in der Lage ist die Rohbildformate zu lesen (siehe Softwaretipps).

Ist die Rohbildverarbeitung bewältigt, wechselt man üblicherweise in die normale digitale Bildverarbeitung, um dem Bild den letzten Schliff zu geben, bzw. es für verschiedene Ausgabegeräte vorzubereiten (Bildschirm, Druck, Ausbelichtung etc.). Das sind dann Programme wie z.B. der Adobe Photoshop oder Paint Shop Pro der Firma Jasc, die auch eingesetzt werden, um astronomische Bilder, aufgenommen mit normalen Digitalkameras, zu verarbeiten. Diese Programme können Rohbildformate der Kamerahersteller und auch das in der Astronomie übliche fit-Format (siehe Glossar Begriff Fileformate) nicht lesen.

Bildverarbeitung sollte so schonend wie möglich eingesetzt werden. Das Rohbild muß schon so gut wie möglich sein, um ein perfektes Endergebnis zu erhalten.

Dabei spielt übrigens die Instrumentengröße eine eher untergeordnete Rolle (siehe viele Bildbeispiele auf dieser Website, aufgenommen mit einem 5 Zoll Refraktor). Ein schlechtes, fehlerbehaftetes Rohbild "zaubert" auch die Bildverarbeitung nicht zum perfekten Endbild.

Bildverarbeitung ist ein Zauberwort für Einsteiger in die CCD-Technik. Manchmal mutete es tatsächlich wie Zauberei an, wenn man manches Bild vor und nach der Bearbeitung sieht.

Wichtig ist zu wissen: Sie werden die besten Resultate erzielen, wenn Sie mit einem perfekten Rohbild starten, dass gut fokussiert, ohne Nachführfehler und ausreichend lange belichtet ist.

An CCD-Aufnahmen, die einer photo- oder astrometrisch Auswertung unterzogen werden sollen, dürfen nur die Grundrohbildverabeitungsfunktionen wie der Abzug von Dunkel- und gegebenfalls Flatfieldbild und Hot- and Cool Pixel (kann für die Photometrie auch schon kritisch sein) durchgeführt werden. Bildschärfung und alle Filterfunktionen, die die ADU-Werte der Pixel verändern (wie z.B. das logarithmische Skalieren) sind VERBOTEN, da sie die Meßergebnisse verfälschen können.

Der Arbeitsplatz:
Richten Sie sich Ihren Arbeitsplatz am Rechner so ein, dass Sie Bildverarbeitung immer unter den gleichen Beleuchtungsverhältnissen durchführen können, um konstante Ergebnisse zu erhalten. Ich "mache" Bildverbeitung nur, wenn es draussen dunkel ist und meine Arbeitsplatzbeleuchtung ist immer gleich. Achten Sie darauf, dass von hinten kein Streulicht auf Ihren Monitor fällt.

Bildverarbeitung kann langwierig sein. Achten Sie darauf, dass Sie locker und entspannt am Rechner sitzen können.

Apropo Rechner = Rechneranforderungen:
Moderne Bildverabeitungsprogramme benötigen enorm viel Speicherplatz und sind meist sehr rechenintensiv. Von daher ist ein schneller Rechner (ab 200 MHz aufwärts), möglichst viel RAM Speicher (mid. 64 MB, besser 256 MB) und eine schnelle Graphikkarte auch mit möglichst viel Zwischenspeicher empfehlenswert. Soll nicht heißen, dass man auch mit älteren Rechnern Bilder verarbeiten kann, es dauert halt nur länger.

Die älteren SBIG Parallelportkameras laufen sogar noch unter dem guten alten DOS und ältere Bildverarbeitungsprogramme laufen auch noch ganz gut unter Windows 3.1

Der Monitor:
Flache LCD - Monitore sind platzsparend und haben eine wunderbare geometrisch unverzerrte Abbildung, eignen sich aber meiner Meinung nach für astronomische Bildverarbeitung und -darstellung weniger gut als normale Röhrenbildschirme. Ich persönliche finde die Darstellung auf den alten Röhrenbildschirmen kontrastreicher, brillianter und die Farbdarstellung leuchtender.

Benutzen Sie einen Röhrenbildschirm beachten Sie, dass diese direkt nach dem Einschalten meist das Bild sehr hell darstellen und erst nach einigen Minuten eine konstante Bildhelligkeit erreichen.

Erstellen Sie sich ein oder mehrere Testbilder, anhand derer Sie Ihre Bilder in Helligkeit und Kontrast anpassen. Wechseln Sie später den Monitor, können Sie anhand Ihrer Testbilder den neuen Monitor in Helligkeit und Kontrast wieder so einstellen wie den alten (Monitor- und Gammaeichung des "kleinen Mannes").

Das Testbild kann ein einfacher Graukeil, eine Farbskala für die gleichmäßige Erstellung von RGB- oder L-RGB - Bildern oder ein gutes Bild - kombiniert mit einem Graukeil - sein.

Drei Eichbilder stellen wir hier zum Download bereit: ein Graukeil, eine Farbtafel mit Graukeil und ein Mondbild, kombiniert mit Graukeil.

Einige der Standardprogramme wie Photoshop, Picture Windows oder Paint Shop Pro lassen in den "Preferences" eine Gamma-Kalibrierung der Software für Ihren Monitor zu, siehe Abbildung links. So, oder so ähnlich sehen solche Einstellfenster aus.

Auch die Einstellung der Farbtemperatur des Monitors ist wichtig. Meiner ist immer auf 6.500 Kelvin eingestellt, niedrigere Werte ergeben gelbstichige, höhere Werte blaustichige Bilder.

Und ein letzter Hinweis zum Allgemeinen:

Überlegen Sie sich für sich persönlich ein System für die Filenamen. Die wichtigsten Daten der Aufnahme werden zwar im Fileheader abgespeichert, aber wenn schon die Filenamen eindeutig sind, hat man eine bessere Übersicht - schon im normalen Windows Explorer.

So bezeichne ich meine Dunkelbilder nach folgendem System z.B. h120-20.st8 - dabei steht das h für High (kein Binning, m stünde für medium 2x2 binning und l für large 3x3 binning), der erste Zahlenwert für die Belichtungszeit in Sekunden und der zweite Zahlenwert für die Temperatur. Nach diesem System abgespeichert, weiß ich schon aus dem Filenamen für welches Hellbild dieses Dunkelbild gilt.

Die Hellbilder sortiere ich meist nach dem Aufnahmeobjekt, der Belichtungszeit - und wenn es sich um Komposite oder Mosaike handelt mit einer Durchnummerierung; also z.B. m83-270-01.st8. Handelt es sich um eine RGB- oder L-RGB - Sequenz kommt noch eine entsprechende Abkürzung l, r, g oder b dazu, z.B. r-m83-270-01.st8.

Ein solches Namenssystem - Ihres kann völlig anders aussehen - macht immer dann Sinn, wenn man in kurzer Zeit viele Rohbilder aufnimmt.

Berücksichtigen Sie alle Ratschläge, Tipps und Hinweise auf diesen Seiten, werden Sie bei Ihren ersten Schritten in der Bildverarbeitung nicht im Regen stehen.

Im Downloadbereich finden Sie übrigens CCDOPS in einer Vollversion und viele Beispielbilder in voller Auflösung, mit denen Sie selbst etwas "spielen" und Bildverarbeitung üben können.

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