Hilfe bei Flat Test

[Pauldd]

Hi Stefan
ja, so ist es. Die Flats wurden mit 2 Sekunden gemacht, die Darks genauso. Ich hoffe das war auch so angedacht von den Authoren der Artikel.

 

[Pauldd]

so, ich habe eine ausführliche Antwort von Herrn Pete Kalajian bekommen und die Erlaubniss den Text hier zu veröffentlichen.

Zuerst meine Fragen:

Ok, first we have a question regarding the rotation.
I know two articles including yours that say "rotate the camera 90°".
Then I have an article that rotates the flatfield only.
And then I know an article that rotates the skope (including the camera).
A forum-member of astronomie.de states that it would make no sense to rotate
the camera only because it would reintroduce any dust-donuts etc.. in the rotated flat.

The second question is, why you only use dark calibration and not bias. The same forum-member
stated that a dark would make not much sense because of the usually very short exposure time
of the flat of about some seconds.

3rd. Why do you apply the dark only to the first flat frame(s) and not to the rotated one(s)?

4th. I dont get behind your formula, especially how to get σ.

Die Antworten:

This process is to use the flat field illumination source as both the image and the flat field. If you take an image of a completely uniform (idealized) light source, then the image you get would be a faithful representation of the vignetting of the imaging system, the dust attenuation, and the pixel-to-pixel variation of the camera's sensor. If the uniform light source is not completely uniform, then you will introduce errors in your calibration, because the whole process relies on the uniformity to work.

That being said, no flat field light source is completely uniform, and characterizing the spatial non-uniformity is an important step to understanding how good your final image can be. To answer your first question, we need to understand the source of dust on the imaging train, and how it might affect the final recorded image. There are essentially three places where dust will impact the image:

1. on the sensor,
2. on the sensor cover glass, or
3. on the filters placed in the light path.

1 almost never happens because the sensor is sealed and evacuated in most cameras. So we are dealing with 2 and 3. Dust on the objective or on the corrector is so diffused over the entire focal plane that it has no noticeable effect.

When you rotate the camera and filter wheel, the relationship between the dust donuts and the sensor does not change, so the only thing that changes is the view of the light source. In other words, as you rotate the camera/filters, any spatial non-uniformity of the light source should rotate on the sensor. Important note: if the non-uniformity is radial in nature, then this technique will not spot it.

Now if you use the light source as the flat field image, and then rotate the camera and take another image of the light source, you should be able to see non-uniformity because if your light source is not uniform, your final image will be under or overcorrected so when you go look at the line profile of pixel values across the image, there will be some differences along the line. Remember, if your light source is perfectly uniform, there should be no impact from rotation, since at all angles, a perfectly uniform light source will yield an identical image. The vignetting of the telescope will have an effect if your image sensor plane is not exactly on the optical axis and exactly perpendicular to it, but assuming that you have a properly collimated image train, this should not be affected by rotation of the camera/filter assembly.

As far as subtracting darks vs. biases, you are correct that for short flat field frames, a bias might suffice. You should experiment with your particular camera. Particularly for narrowband filters, exposure times might be in the 30 second range, and it is possible that the noise will accumulate enough to need a dark of the same exposure. I might suggest looking at noise levels in your bias frames and see how they compare to darks of various short durations. If there is no difference between the pixel statistics of a bias and a short dark, then by all means use bias frames.

Generally the accepted equation for calibration is:

final image = [(raw image - dark)/(flat image-dark)]

of course the flat image is normalized so that essentially you are dividing by a number very close to 1. Substitute bias for dark if you have very short images.

The standard deviation of the pixel values of the image can be found from the image statistics. In the perfect world, a perfectly uniform light source should yield an image that has a very narrow range of pixel values. Of course there is uncertainty of measurement, so you cannot ever get an image with identical pixel values, but the smaller the standard deviation, the closer to uniform the original light source is.

Again, remember that all of this is predicated on the following:


1. Image train is perfectly collimated, colinear and the image sensor is perpendicular to the optical axis
2. there are no symmetrical radial spatial non linearities in the image of the light source.
3. the image has been properly dark subtracted

2 is surprisingly common in telescopes due to unsuppressed internal reflections in telescopes these days. If you have a surface that is reflecting that is circular (say a tube baffle), then you will get a circular non-uniformity in the image that will not be sensitive to camera angle. These internal symmetrical reflections cannot be flatted out, but must be removed from the image train itself. You can easily diagnose them by removing the camera and looking inside your telescope in the daytime. for a catadioptric telescope, there should be only the bright reflection of the secondary, with no other light rings, just inky blackness with the secondary hovering in the middle. For refractors, you should only see the bright light from the objective, again just floating in the inky blackness without any bright rings from internal reflections. You will be surprised to learn that the majority of high-end telescopes and accessories have poor off-axis baffling, and are often a problem that can vex the observer who is looking to stretch images to the greatest extent. I myself have seen this from an off axis guider. Artificial flats will exacerbate these internal reflections since there is a good deal of off-axis light from a light source close to the objective.

Frage:

What about vignetting caused by DSLR's? They tend (Canon EOS700 in my case) to produce a black bar on the button that is visible
in the flats. Might this be a problem for doing the camera rotation?

What do you mean by the 3sigma in the formula, should I simply use std.deviation from the image statistics?

Antwort:

3 sigma is standard deviation times 3. This is a good scientifi way to say that 99.7% of the data reside within this distance from the mean. The "black bands" are the result of vignetting of your lens and entirely normal. Remember, you are viewing the image with a default stretching of the pixel values. I would bet that the difference in pixel values from the center to the edge vary by less than 10%.

So, das werde ich mir noch 3x durchlesen und dann morgen meine Schlüsse draus ziehen

 

[Pauldd]

Mit den neuen Informationen habe ich nun nochmal alles durchrechnen lassen. Erstmal habe ich das Masterdark mit dem Masterbias verglichen und da das Masterdark eine (minimal) größere Standard Deviation hat lasse ich das Masterbias weg.

Ich würde jetzt mal vermuten das die zwei Sekunden Belichtung doch etwas Einfluss ausmachen.
Hier mal noch der sehr kleine Unterschied:

Belichtunszeit 1/4000 sek.
MasterBias
K
count (%) 100.00000
mean 2047.175
median 2047.325
stdDev 3.029
minimum 2014.000
maximum 2230.600

Belichtunszeit 2 sek.
MasterDark
K
count (%) 100.00000
mean 2047.226
median 2047.400
stdDev 3.278
minimum 2018.375
maximum 6110.587

Es wurden also 40 Darks zu einem Masterdark integriert.
Das Masterdark wurde von allen Flats abgezogen.
Die beiden Flat-Serien (0°/90°) wurden zu zwei Masterflats integriert.
Als nächstes habe ich nicht PixelMath zum dividieren der beiden Masterflats genommen
sondern das normale ImageCalibration. Das erste Masterflat ganz oben in die Liste und
das zweite Masterflat bei Masterflat rein ("Calibrate" deaktiviert).

Das Resultat sieht so aus:
Link zur Grafik: https://pauledd.files.wordpress.com/2017/06/enddivided31.png
Link zur Grafik: https://pauledd.files.wordpress.com/2017/06/enddivided3_histo1.png
Link zur Grafik: https://pauledd.files.wordpress.com/2017/06/enddivided3_stats1.png
Man kann annähernd die Gausskurve im Histogramm erkennen.

Zum Schluss noch die Rechnung, wobei man das "100%" eigentlich weglassen kann, dient
vermutlich nur der Anschaulichkeit:

(100% x 2 x 3 x 179,906) / 4924,981 = 0,22 %
Das überträfe meine kühnsten Erwartungen von so einer Folie :knuddel:

 

[bulrichl]

Hallo Pauldd,

Als nächstes habe ich nicht PixelMath zum dividieren der beiden Masterflats genommen
sondern das normale ImageCalibration. Das erste Masterflat ganz oben in die Liste und
das zweite Masterflat bei Masterflat rein ("Calibrate" deaktiviert).

Es ist richtig, ImageCalibration statt der Division zu verwenden. Bei der einfachen Division mit PixelMath fehlte die Normaliserung der Flatfield-Pixelwerte (in der Formel auf S. 2 des Artikels "Demystifying Flat Fields": die Division durch (Mean Flat PV - Mean Dark PV) im Nenner).

Zum Schluss noch die Rechnung, wobei man das "100%" eigentlich weglassen kann, dient
vermutlich nur der Anschaulichkeit:

(100% x 2 x 3 x 179,906) / 4924,981 = 0,22 %
Das überträfe meine kühnsten Erwartungen von so einer Folie

Da war wohl der Wunsch der Vater des Gedanken. Die "100 %" kannst Du natürlich NICHT weglassen. Die Rechnung für "variation from uniformity"
2 x 3 x 179,906 / 4924,981 ergibt 0,219 und das entspricht nun einmal 21,9 %. So schlecht kann die Folie aber eigentlich gar nicht sein. Wahrscheinlich liegt also noch ein Fehler vor.

Der Autor beschreibt in dem Artikel, dass er das Ganze nicht mit MasterFlats, sondern mit zwei einzelnen Flatfield-Aufnahmen macht. Vielleicht ist bei Deiner Integration der kalibrierten Flatfields zu den MasterFlats etwas schief gelaufen. Hast Du dafür die Parameter von Herbert Walters Tutorial, Seite 11, "MASTER FLAT 2/3" verwendet?

Ich würde das Ganze noch einmal mit zwei einzelnen, um 90° gedrehten Flatfield-Aufnahmen wiederholen - so wie im Artikel beschrieben.


Bernd

 

[Pauldd]

Ungläubigkeit macht sich breit...

Ja ich bin exakt nach dem Text vorgegangen.
Gerade habe ich nochmal zwei einzelne Flats genommen,
ich komme wieder auf ~20%. Irgendwie scheint die Standard Deviation immer viel zu gross zu sein, dann stimmt mit den Flats irgendwas nicht. Ich weiss leider nicht mehr weiter.

Ich könnte jetzt nochmal neue Flats machen und mich strickt an die Anleitung halten und nur die Kamera drehen, aber ich glaube das macht keinen Unterschied zu nur die Flatfieldfolie drehen, ich bezweifle das dort der Fehler liegt. Mal sehen, vieleicht frage ich nochmal bei Herrn Kalajian an ob er sich die Flats anschauen könnte. Aber ich will ihn eigentlich nicht damit nerven weil ich glaube der hat viel wichtigeres zu tun .

 

[Pauldd]

So , das ganze ist jetzt auf Eis gelegt. Ich habe es nochmal mit drehen der Kamera probiert, da werden die Werte noch schlechter.

Ich vermute das evtl. irgendwo noch Reflexionen im Tubus sein könnten, obwohl ich alles gewissenhaft mit Velours verkleidet habe. Möglicherweise ist die Kollimation auch total daneben, obwohl erste Bilder an Sternen gar nicht sooo schlecht aussehen als dass die Kollimation das Flatfield derartig kaputt machen würde...
Link zur Grafik: https://pauledd.files.wordpress.com/2017/06/wizard.png

Oder es ist doch die EL-Folie, wobei 20% Variation dann aber schon arg ins Auge stechen müssten. Verstehe ich alles nicht denn wenn ich mir Flatfield von anderen anschaue sehen die noch viel schlimmer aus als meine.

Ich muss erstmal den Kopf frei bekommen und was anderes machen, vielleicht kommt dann ja der springende Gedanke einer Lösung näher.