martedì 21 agosto 2012

PixInsight - Master frames di calibrazione: acquisizione ed elaborazione


1. Introduzione

A partire dalla versione 1.6, Pixinsight  include lo standard del modulo ImageCalibration (IC). Questo documento è una piccola guida alle procedure di acquisizione e di elaborazione manuale necessario per generare i master frames di calibrazione ottimizzati per gli algoritmi implementati in PixInsight.
Mi raccomando di leggere i suggerimenti in materia di interfaccia IC, dal momento che questa guida è un accessorio allo strumento IC, non un manuale per descrivere il suo funzionamento e i parametri di lavoro. IC funziona solo con master frames di calibrazion. Questo articolo vi guiderà su come ottenerli.

2. Note per l’acquisizione

Come vedremo in questo articolo, l'algoritmo di dark scaling implementato nello strumento IC funziona meglio quando il rumore di lettura è trascurabile nei master frame. IC è ottimizzato per lavorare con le librerie di calibrazione: non ci si deve preoccupare delle diverse temperature e dei tempi di esposizione tra i dark frame e i light frame. IC riscalare sempre il rumore dei dark frame da abbinare ad ogni light frame.
E 'anche molto importante avere una libreria di bias frame, perché il rumore termico deve essere bias-sottratto: solo il rumore termico deve essere riscalato nel master dark per corrispondere al rumore termico nel light frame.
Dopo la sperimentazione, si consiglia vivamente di prendere almeno 10 dark e bias. Non usare mai meno bias rispetto ai dark, perché questo introdurrebbe troppo rumore di lettura dei bias sottratti al master dark: 50 master dark avranno quasi tutti un rumore di lettura di 10 master bias.
Non perdere tempo nell'acquisizione di dark-frame dei flat: IC riscala il master dark in modo che corrisponda il rumore dei dark dei flat.

3. Bias e Dark frame

Per generare il master bias e dark, useremo il modulo ImageIntegration. Le stesse impostazioni verranno utilizzate in questo modulo di generazione per il master bias e master dark. Quindi dovremo eseguire l'integrazione due volte: prima per i bias frame e poi di nuovo per i dark frame (la sottrazione dei bias dai dark si svolgerà con lo strumento IC).
Ci sono diverse impostazioni importanti a cui prestare attenzione :
·         Non normalizzare le immagini, perché la base del bias deve essere conservata. Entrambi i metodi di normalizzazione nella Image Integration e Pixel Rejection (1) devono essere disabilitate (No normalization setting).
·         Per essere precisi, la funzione di Weights dell’immagine deve anche essere disabilitata. Vogliamo effettuare una media rigorosa di un gran numero di frame, respingendo solo valori chiari anomali.
·         Per rifiutare eventuali valori anomali, vi consiglio l’algoritmo Winsorized Sigma Clipping, nel caso in cui abbiamo un gran numero di bias e dark frame. Può essere utile un clipping pari a 3 × sigma.
 

Figura 31 - Finestra di lavoro di ImageIntegration con le impostazioni corrette per integrare i bias ed i dark.

Dopo aver eseguito l'integrazione dei bias e dei dark, otterremo il master bias master ed il master dark.

4. Master Flat Generation (I)

La generazione del master flat frame è un procedura in due fasi. Prima di tutto dobbiamo calibrare ogni flat frame con lo strumento IC. Quindi dobbiamo integrare flat frame calibrati per flat frame principale.
La calibrazione del flat frame richiede la sottrazione dei master bias e dark. Dopo aver selezionato i flat frame nella sezione Target f di IC, si deve abilitare Master Bias e il Master Dark.
Nella sezione Master Dark, assicuratevi di attivare la casella di controllo Optimize. In questo modo verrà ridimensionato il master bias ed il master dark per adattarsi al rumore termico di ogni flat frame. Non preoccupatevi se il vostro master dark ha 1000 secondi di esposizione e il flat frame è a soli 10 secondi: IC moltiplicherà il rumore termico del master dark per 0,01.


Figura 41 - Lo strumento ImageCalibration con le impostazioni corrette per la calibrazione dei flat.

5. Master Flat Generation (II)

Una volta che abbiamo calibrato i singoli flat, li possiamo integrare.
Dopo lo sottrazione dei bias e dei dark, i flat sono rigorosamente composti solo da dati di luce. Quindi, dobbiamo far corrispondere ai livelli di illuminazione di tutti i flat frame. Questa è la chiave per fare una buona integrazione dei flat.
Il dato di luce di ogni pixel del master flat viene calcolato moltiplicando ogni flat in base al valore medio dei pixel di tutti i flat. Questo viene fatto scegliendo nel menù Normalization la funzione Multiplicative nella sezione di Image integration della finestra ImageIntegration.


Figura 51 - Lo strumento ImageIntegration con le impostazioni corrette per l'integrazione dei flat ottenuti sul cielo.

Il valore medio dei pixel è importante, anche per ottenere uno buono scarto dei valori anomali. Nel Pixel rejection (I) si deve selezionare l'opzione flux equalization per normalizzare i frame.
Come per l’integrazione dei bias e dei dark, deve essere disabilitato il Weight.
L'algoritmo di scarto dei pixel da usare dipende dal numero e dal tipo di flat che abbiamo. Nel caso di flat ricavati sul cielo (dove abbiamo stelle su un cielo altamente illuminato), o in caso di utilizzo di un piccolo numero di flat, l'algoritmo di scarto è percentile clipping. Questa è l'opzione migliore per togliere le stelle.
I limiti di scarto percentile clipping deve essere molto restrittivo. Di solito si imposta i limiti (in particolare il limite High) inferiore a 0,02.
Se acquisiamo un gran numero di flat da una flat box (flat senza stelle), lo scarto dei pixel è piuttosto semplice. Selezionando Winsorized Sigma Clipping con i limiti di scarto farà un buon lavoro.
Ora abbiamo il nostro master flat frame che verrà usato nello strumento IC per calibrare i light frame. Basta ricordarsi di disattivare la casella di controllo Calibrate nella sezione Master Flat, in quanto è già stato calibrato il master flat.

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