LRGB-Komposits vom Mond (oder Planeten)

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Rolf_Hempel

Rolf_Hempel

Aktives Mitglied
Hallo,

seit einigen Jahren beschäftige ich mich mit der Aufnahme von hochaufgelösten Mondpanoramen. Die höchste Auflösung habe ich dabei immer im Nahinfrarot (Cut-off-Filter 685nm) erzielt, während die Farbaufnahmen stärker unter dem Seeing litten. Für ästhetisch ansprechende Bilder wollte ich aber auf die Farbinformation nicht verzichten. Die naheliegende Lösung für scharfe Farbaufnahmen ist natürlich die LRGB-Technik, bei der ein scharfes S/W-Bild mit einem weniger hoch aufgelösten Farbbild kombiniert wird. Hierzu müssen beide Bilder pixelgenau zueinander ausgerichtet werden. Dabei reicht es nicht, das Farbbild zu rotieren, verschieben und strecken/stauchen, bis es auf das S/W-Bild passt. Vielmehr muss das Bild pixelweise "de-warped" werden. Diesen Prozess nennt man "Registrierung".

Was bei Deep-Sky einfach funktioniert, weil die Sterne prima Ankerpunkte für die Registrierung liefern, ist beim Mond nicht so einfach. Tatsächlich habe ich keine geeignete Software für diese Aufgabe gefunden. Daher habe ich jetzt ein eigenes Programm hierfür geschrieben und als "Open-Source-Software" veröffentlicht. Das Programm läuft unter Windows 7 / 8 / 10 und kann mit einem einfachen Installer installiert werden. Hier gibt es einen ausführlichen User-Guide.

Für einen ersten Eindruck gebe ich hier ein kleines Beispiel. Ich verwende dazu zwei Bilder, die ich am 24.03.2018 aufgenommen habe. Das B/W-Bild mit einer ASI120MM-S, das Farbbild mit einer ASI178MC, beides an meinem C11. Im folgenden Screenshot meines Programms sieht man einen Ausschnitt aus dem S/W-Bild:

Comparison_B-W.jpg


Und hier derselbe Ausschnitt aus dem Farbbild:

Comparison_pixelwise_matched.jpg


Wie man sieht, ist der Ausschnitt derselbe (was für die Qualität der Registrierung spricht), aber die Schärfe ist viel schlechter. Aus diesen beiden Bildern erstellte mein Programm das folgende Komposit:

Comparison_LRGB.jpg


Es verbindet die Schärfe des S/W-Bildes mit der Farbe des viel unschärferen Farbbildes.

Die kompletten Panoramen könnt Ihr hier herunterladen:
- S/W-Bild
- Farbbild
- LRGB-Komposit

Vielleicht habt Ihr ja Lust, das auch mal selbst auszuprobieren. Wenn Ihr die Software installiert habt, findet Ihr im Installationsverzeichnis ein Unterverzeichnis "Images" mit einem Beispiel-Bildpaar. Damit könnt Ihr alle Funktionen des Programms ausprobieren, auch wenn Ihr noch keine eigenen geeigneten Bilder habt.

Über Feedback zu meinem Programm würde ich mich natürlich freuen.

Schöne Grüße
Rolf
 
Hallo Rolf,

ich habe Dein Programm eben getestet und es macht einen guten Eindruck. Die Ausgangsbilder sind schon eine Herusforderung.

1) S/W Bild mit 12" F5 Dobson und Asi120mm (hatte nur noch eine 50% Version des Mosaiks)
Moon161118p50c.jpg

2) Farbbild mit 76/300mm Newton Selbstbau und Asi120mc
Moon_194907_161118_g4_b3_ap228_7c.jpg

3) Ergebnis mit folgenden Einstellungen:
Rigid Tranformation Parameters
3
3
100
12
Weighting method: random ..., also nicht die voreingestellte Least median.
Bei den Optical Flow Parameters habe ich nichts verändert.

Moon161118p50c_2neu3p12-random_4c.jpg

Rolf, die Bedienung ist schön einfach und die Berabeitung läuft sehr schnell, klasse.

Das Farbbild musste ich vorher passend drehen und ausschneiden. Es war wichtig, dass der Mond eine ähnliche Position im Bild hatte, da es sonst zu Ausrichtungsproblemen im Programm kam, bzw. das Endergebnis an Randbereichen größere Artefakte zeigte.
Generell war der Terminator die größte Herausforderung. Hier musste ich mit den Parametern spielen.
Eine Fehlermeldung / Warnung gab es immer aber ich habe mich dann an den optischen Anblick des L-RGB orientiert.
Zuerst habe ich die Fraction of detected... verändert. 12 lieferte oben und unten am Terminator das beste Ergebnis mit nur wenigen Farbfehlern. Die ersten beiden Parameter brachten kleinere Verbesserungen oder Verschlechterungen aber richtig gut wurde es durch das Ändern der Weighting method.

Also trotz des enormen Unterschieds der Aufnahmegröße hat Dein Programm ein gutes L-RGB erstellt.
Wahrscheinlich wird das sogar mit dem 100% S/W Bild funktionieren, das hatte ich aber nicht mehr vorrätig.

Gruß,
Holger
 
Hallo Rolf,

eine Sache habe ich noch nicht in den Griff bekommen, die dunklen Flächen am Terminator zeigen teilweise Artefakte:
teil.gif


Ich teste das mal weiter, eventuell vergrößere ich das Farbbild vorher nochmal und zeichne die Stellen weich.

Gruß,
Holger
 
Hallo Rolf,

ich habe inzwischen weiter getestet, aber da ist wohl nichts zu machen. Egal welche Parameter ich ändere, auch beim optical flow, die Artefakte bleiben. Da aber am Terminator die Farbe kaum auffällt konnte ich das gut mit gimp beheben. Ich habe über Ebenen das S/W Bild wieder an den entsprechenden Stellen eingearbeitet und so die Artefakte beseitigt.

Gruß,
Holger
 
Hallo Holger,

vielen Dank für Deinen Erfahrungsbericht! Es freut mich, dass Du mit dem Programm gut zurechtkommst.

Es ist in der Tat sehr hilfreich, wenn die Orientierung der beiden Bilder in etwa übereinstimmt. Aber das kann man ja in einem Bildverarbeitungsprogramm immer leicht hinbekommen. Es geht ja nicht darum, es dem Programm möglichst schwer zu machen. :)

Artefakte am Terminator können auch durch zeitlichen Versatz zwischen den beiden Bildern kommen. Ich hatte dieses Problem ja auch bei meinem "Supervollmond". Am besten erstellt man dann das LRGB in Photoshop und maskiert die Farbsättigung nahe am Terminator.

Tatsächlich muss man bei manchen Ausgangsbildern mit den Parametern experimentieren. Wenn bei der "rigid transformation" eine Warnung erscheint, ist das eigentlich kein gutes Zeichen. Ich verändere die Parameter auf der linken Seite eigentlich immer so lange, bis keine Warnung mehr kommt. Erst dann geht es an die "rechte Seite" für den Optical Flow. Wenn es hier nicht auf Anhieb klappt, muss man mehrere Pyramidenhierarchien und mehrere Iterationen versuchen. Das war z.B. bei meinem Vollmond nötig.

Ich werde auf der Würzburger Frühjahrstagung einen Vortrag über das Programm halten. Das Problem, das hier gelöst wird, ist nicht trivial. Um so mehr freut es mich, wenn es immer wieder funktioniert. Und: Ich kenne weltweit kein anderes Programm, das dieses Problem löst. Eigentlich erstaunlich!

Schöne Grüße
Rolf
 
Hallo Rolf,

bei DeepSky Objekte richte ich die Bilder mit fitswork aus. Aber wie Du schon sagtest, beim Mond sind mehr als z.B. die 2 Markierungen von fitswork nötig. Ich hatte das Farbbild auch erst einmal damit versucht an das Luminanzbild anzupassen. Ich musste mehrfach die 2 Markeirungen auf andere Stellen ziehen um ein halbwegs identisches Ergebnis zu erhalten. Bei der Erstellung des L-RGBs war der Terminator noch recht gut aber am Rand, vor allem auch rechts, war es einfach nicht deckungsgleich.
Dein Programm hatte mit dem rechten Rand gar keine Probleme und die wenigen Stellen am Terminator lassen sich später noch verbessern. Das Ausganngsmaterial war ja auch wirklich sehr unterschiedlich, ein sehr große Herausforderung für das Programm.
Die vorherige Größenanpassung hat übrigens keinen Vorteil ergeben. Die Parameter musste ich neu anpassen aber ohne eine sichtbare Verbesserung. Also kann man die Anpassung der Größe ruhig Deinem Programm überlassen. Nur passend drehen und ausschneiden sollte man den Mond vorher. Aber das ist ja nun wirklich kein Problem.

Also wirklich tolle Arbeit !

Gruß,
Holger
 
Hallo Holger,

alle mir bekannten Programme verwenden nur eine "rigid transformation". Je nach Anzahl der freien Parameter muss man dafür 2 bis 4 Ankerpunkte (z.B. Sterne) setzen. In meinem Programm entspricht das dem ersten Schritt. Diese Transformation nehme ich dann aber nur als Näherung für den 2. Schritt, in dem wirklich für jedes Pixel die lokale Verschiebung berechnet wird.

Es ist manchmal hochspannend zu sehen, was in diesem 2. Schritt alles korrigiert werden muss. Bei der Panoramabildung mit vielen Kacheln werden an den Stoßstellen manchmal ganze Gebirgszüge kurzerhand seitlich versetzt. Das sieht hinterher ganz gut aus, aber im direkten A/B-Vergleich in meinem Bildviewer springen die Berge dann hin und her. Es war für mich auch ziemlich überraschend, dass der "Optical Flow"-Algorithmus sogar mit solchen Problemen fertig wird.

Schöne Grüße
Rolf
 
Hallo Rolf,

das ist wirklich ein tolles Programm. Es wäre schön, wenn man auch einzelne RGB-Kanäle anlignen könnte. Z.B. wenn man mit einer Mono-Kamera die Farbkanäle einzeln aufnimmt. Geht das noch nicht oder habe ich das was übersehen?

Viele Grüße
Sven
 
Hallo Sven,

vielen Dank für Dein Lob!

Das mit den einzelnen RGB-Kanälen kann ich mir nicht als häufigen Anwendungsfall vorstellen. Das Problem: Die Zeit reicht einfach nicht, vier (für L, R, G, B) Panoramen aufzunehmen, ohne dass die Beleuchtungssituation sich drastisch ändert. Außerdem kommt es bei der Farbaufnahme nicht auf große Schärfe an. Das macht man am besten bei kürzerer Brennweite und geringerer Auflösung. Warum dann noch R, G, B trennen?

Natürlich könnte ich das Programm so ändern, dass statt des Farbbildes auch ein S/W-Bild gewählt werden kann. Du kannst Dir aber auch anders behelfen: Wandle Deine monochromen R, G, B-Bilder doch einfach in Farbbilder (mit drei gleichen Kanälen) um. Bei drei Bildern ist der Speicherplatz ja wohl kein Problem. Dann lässt Du mein Programm ganz normal mit diesen Farbbildern arbeiten und wandelst die Ergebnisse einfach wieder in monochrome Bilder zurück. Da mein Programm alle drei Farbkanäle des Farbbildes genau gleich bearbeitet, ist das Ergebnis genau das, was Du suchst.

Schöne Grüße
Rolf
 
Danke für den Tip. Es hat funktioniert, wenn ich die Farbkanäle vorher umwandle.

Was noch schön wäre ist, wenn man beim Abspeichern "Save registered color image" auch den Dateityp (.png, .tif, etc.) auswählen könnte. In Pixinsight ist das unter "Save" mit einer Dropdown-Box eigentlich schön gelöst und die Dateiendung wird automatisch angefügt.
 
Ja, man könnte noch eine ganze Menge hinzufügen. Ich habe mich bewusst für die Einschränkung des Dateityps auf 16bit Tiff entschieden, um eine bestmögliche Bildqualität ohne jede Kompression oder Dynamikreduktion zu gewährleisten. Das Ergebnis wird in den allermeisten Fällen in anderen Programmen (z.B. PS) weiterverarbeitet. Da wollte ich keine Kompromisse machen.

Mein Programm hat auch nicht den Anspruch eines allgemeinen Bildbearbeitungsprogramms. Es ging mir nur darum, die offensichtliche Marktlücke zu schließen und für diese Aufgabe eine möglichst gute und stabile Benutzerschnittstelle anzubieten. Weiterentwicklungen plane ich derzeit nicht und konzentriere mich lieber auf den PlanetarySystemStacker.

Schöne Grüße
Rolf
 
Hallo Sven,

Super, danke für die Rückmeldung! Ich habe das Programm nie unter MacOS getestet. Umso besser, dass es dort ohne Probleme läuft!

Schöne Grüße
Rolf
 
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