ELABORAZIONE DI IMMAGINI COMETARIE

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1 ELABORAZIONE DI IMMAGINI COMETARIE Mauro Facchini Oss. Cavezzo MPC107 Sez. Comete UAI - CARA Forlì 4-5 dicembre 2010

2 Il pretrattamento. 39 1) - Acquisizione Immagine. 2) - Acquisizione del Dark. 3) - Acquisizione del Flat. 4) - Acquisizione del Dark del Flat. 5)- Eventuale acquisizione del Bias. A = Immagine - Dark. B = Flat-DarkFlat. Immagine trattata C = A / B Se non esistessero i rumori saremmo a posto così, invece

3 Il rumore (naturale). 38 Essendo il CCD un produttore di elettroni dobbiamo separare nel migliore dei modi quelli che sono prodotti internamente (agitazione termica) da quelli che sono SEGNALE. BREVE RASSEGNA DI RUMORI VARI: 1) - Bias Frame (segnale proveniente totalmente dai circuiti della camera) 2) - Thermal Frame (proveniente dal chip del CCD durante l esposizione) 3) - Readout Noise (rumore generato durante la lettura dell immagine) 4) - Dark Frame (somma dei punti 1,2,3) 5) - Flat Field (questo lo aggiungiamo NOI) 6) - Conversione A/D (conversione analogico digitale) Altri sono dovuti a fattori diversi come disturbi elettromagnetici, lunghezza dei cavi (seriale, parallela, USB) ecc

4 Il rumore (dell astrofilo). 37 Oltre ai rumori derivati da elettronica&associati abbiamo una serie di INCERTEZZE che ho chiamato i rumori dell astrofilo, ossia: 1) - Seeing (condizioni meteo) 2) - AR e DEC dell oggetto da osservare (l estinzione atmosferica ) 3) - Inseguimento, bilanciamento (condizioni del telescopio) 4) - Una messa a fuoco ottimale Ecc

5 Il rumore (cosa si può fare). 36 Raffreddare il più possibile la nostra camera, circa ogni 5-6 gradi di abbassamento temperatura il rumore termico si dimezza. Utilizzare la somma o media o mediana (dipende dal software) di più immagini. E utile ricordare che il rumore (casuale) aumenta solo con la radice quadrata del numero delle immagini. Fare i Dark alla stessa temperatura delle immagini e che siano pure essi la somma/media/mediana di più immagini. Si possono usare anche dei Master Dark se fattibile. Il Flat, somma/media/mediana di più immagini o Master Flat se fattibile. Dopo aver cercato in tutti i modi di ottenere immagini MISURABILI NON possiamo pretrattarle con un Flat approssimativo!. Il Flat è un RUMORE che NOI aggiungiamo all immagine.

6 Pillole di storia periodo ~ La prima forma di elaborazione cometaria fu il disegno. l Arazzo di Bayeux nell omonima cattedrale, Giotto Cappella degli Scrovegni Padova, Cometa nella chiesa dedicata a S.Martino a Eupilio (CO) 1510 Cometa C/1665 F1 osservata a Trento, 1665

7 Pillole di storia periodo ~ La seconda forma di elaborazione cometaria fu la fotografia. 34 Cometa comet C/1975 W1 (west) Cometa Arend-Roland 1957 III Cometa Hale-Bopp Cometa Halley

8 Pillole di storia periodo ~ La seconda forma di elaborazione cometaria fu la fotografia. 33 G.V.Schiapparelli Observatory VARESE

9 Pillole di storia periodo ~ La terza forma di elaborazione cometaria l elaborazione della fotografia. 32 Cometa Kohoutek 1973f Più di così in pellicola (Agfacontour) non si poteva fare Pellicola FP4 Agfacontour

10 Pillole di storia periodo ~ Emergono con prepotenza il Digital Device e l Image-processing. Halley 1986 Swift Tuttle 1994

11 COMETE: i professionisti. 30 E il Digital Device dei professionisti e questo, non è il nostro caso. 103P/Hartley - Epoxi Tempel 1 (Deep Impact)

12 COMETE: gli astrofili cosa possono fare. 29 Noi astrofili abbiamo fra le mani attrezzature (software e CCD) che ci permettono di acquisire immagini contenenti una mole di informazioni prima impensabili, ma Stiamo attenti a non inventare quello che non esiste. A questo proposito ricorderò come alcune comete fa comparve in internet l elaborazione di una cometa (con commenti entusiasti) che era praticamente/palesemente tutta Photoshoppata. La partecipazione alla sezione comete UAI e l aiuto di professionisti ci ha indirizzato verso una modo nuovo di riprendere ed analizzare le immagini.

13 COMETE: gli astrofili cosa possono fare. 28 Possiamo elaborare in due modi distinti: Per uso ludico (riviste, internet ecc..) con l uso di praticamente tutti i filtri e funzionalità che i programmi di fotoritocco mettono a disposizione. Come sotto prodotto di immagini riprese con filtri in banda stretta destinate a essere misurate (è il caso del sottoscritto e di altri nella lista comete che usano filtri per le polveri a 647nm e a 402nm).

14 COMETE: pillole di elaborazione. 27 Modifica della luminosità: tramite funzione di trasferimento. Lineare 100% Lineare 30% Lineare 10%

15 COMETE: pillole di elaborazione. 26 Modifica della funzione: appiattimento della dinamica, buona visualizzazione Equalizzata Logaritmica DDP Digital Development Process

16 COMETE: nella pratica 25 Come visto le immagini cometarie hanno a volte dinamiche molto estese, con valori quasi a fondo cielo e nucleo luminosissimo. Manipolando la funzione di trasferimento in modo logaritmico si esaltano le basse luci e si lasciano man mano inalterate le alte luci, riportando la dinamica a valori idonei alla visione da parte dei nostri occhi (l occhio non vede più di ~256 grigi). originale logaritmica

17 COMETE: nella pratica 24 Esaltiamo le deboli variazioni di luminosità che le immagini rivelavano. Da sempre si usano: L unsharp-mask (di derivazione fotografica) Matrici di convoluzione (es. Laplaciano). Cosa vediamo?, si può tentare qualche considerazione su ciò che è stato messo in evidenza?. Unsharp mask Laplaciano

18 COMETE: nella pratica 23 Variazioni sul tema: Applichiamo una funzione logaritmica e una unsharp-mask. Applichiamo una funzione logaritmica e una matrice di convoluzione (Laplaciano). Possiamo ancora tentare qualche considerazione su ciò che è stato messo in evidenza?. Logaritmo + Unsharp mask Logaritmo + Laplaciano

19 COMETE: nella pratica 22 iassunto. Unsharp mask Laplaciano Logaritmo + Unsharp mask Logaritmo + Laplaciano

20 Van Citter - 7i Wiener COMETE: nella pratica 21 se usiamo i filtri di deconvoluzione: si creano artefatti Maximun Entrophy - 40i Richardson Lucy - 40i

21 COMETE: nella pratica 20 orfologicamente parlando una tecnica di accentuazione delle zone di uguale intensità è uso delle isofote o ricorrendo all uso di palette cicliche. Isofote Palette ciclica

22 COMETE: nella pratica 19 ltri esempi: Isofote e Isofote su palette

23 COMETE: nella pratica 18 ltri esempi: Palette ciclica

24 COMETE: nella pratica 17 metà degli anni 90 del secolo scorso irrompe all interno dei programmi di image rocessing, primi fra tutti - MiPS - e in forma leggermente diversa - PRISM -, un filtro estinato a diventare uno dei più famosi per l elaborazione delle immagini cometarie. i riferisco al Larson-Sekanina che sviluppato da Steven M. Larson del Lunar and lanetary Laboratory in Arizona e Zdenek Sekanina del Jet Propulsion Laboratory in alifornia permette uno studio più particolareggiato delle strutture immerse nella chioma ltrimenti difficili da evidenziare. uesto filtro è diventato croce e delizia degli astrofili. Si potevano vedere jets e ontane fino a quel momento difficili da osservare. l problema del LS è che richiede immagini con un rapporto S/N ottimo, pena la comparsa i numerosi artefatti facilmente scambiabili per dettagli. iltro che viene tuttora utilizzato (come si può notare in internet) anche su singole o omposte immagini con cattivi S/N da cui risultano interpretazioni fantasiose... he poi siano jets o fontane è tuttora un dibattito aperto sia tra i membri della ezione comete che i Prof. che ci seguono. L immagine è bidimensionale e LS mette in isalto soltanto variazioni di luminosità, non l orientamento spaziale.

25 COMETE: nella pratica 16 iltraggi: Larson Sekanina Ecco come arrampicarsi sugli specchi - 1. L interpretazione è alquanto ambigua. La forma a fontana sembra essere un particolare comune a tantissime comete.

26 COMETE: nella pratica 15 iltraggi: Larson Sekanina Ecco come arrampicarsi sugli specchi - 2. L Interpretazione

27 COMETE: nella pratica 14 iltraggi: Larson Sekanina Ecco come arrampicarsi sugli specchi - 3. L Interpretazione

28 COMETE: nella pratica 13 iltraggi: Larson Sekanina Il filtro in questione è sia radiale che rotazionale praticamente quasi TUTTI usano la componente rotazionale (che è la più efficace) mentre pochissimi usano e sanno usare la componente radiale. ROTAZIONALE RADIALE

29 COMETE: nella pratica 12 iltraggi: Larson Sekanina La radiale per ritornare qualche informazione richiede un trattamento dell immagine a posteriori, come l uso delle funzioni logaritmiche per appiattire la dinamica. Altrimenti la visualizzazione corretta è difficoltosa. OTAZIONALE su originale ROTAZIONALE su logaritmo

30 COMETE: per concludere 11 iltraggi: Elaborazioni varie Elaborazioni fatte da me su immagini dell Oss. di Cavezzo che di altri della lista comete

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41 Grazie per la pazienza: FINE.