PixInsight Kalibrierung (Ablaufschema)

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martinvoelkel

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Hallo zusammen!
Bernd (bulrichl) hatte hier im Forum vor einigen Wochen mal eine ausführliche Beschreibung zum Thema „Kalibrieren“ in Pixinsight gepostet. Da war aus Sicht vieler Anwender das bisher umfangreichste und detaillierteste zu diesem Thema überhaupt.
Als Freund von einfachen Schaubildern habe ich nun mal den Versuch unternommen, ganz ohne viel Text und Beschreibung Seine Worte in ganz einfachen Schaubildern zu veranschaulichen. Somit sollte der komplette Workflow einfach ersichtlich werden.
Falls mir hier noch Fehler unterlaufen sind: Bitte Bescheid geben!
Da nur maximal drei Dateianhänge geposted werden können, folgt der vierte gleich......
 

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und hier der zweite Teil....
 

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Hallo Martin,
wenn Du mit Flat Darks arbeitest kannst Du (bei der ASI 1600 MMC) auf das Master Bias komplett verzichten (optimize bei Darks nicht anklicken):

how-to-use-dark-flats-when-calibrating-asi1600

Begründung:
...The bias is in every frame. Every light. Every dark. Every flat. Every flat dark. If you subtract a master dark from a light, you are subtracting both the bias offset, as well as the dark signal. All at once.



There is no need for a master bias, not so long as you are NOT scaling the master dark. Because of glows, you usually cannot scale the darks from current generation CMOS cameras. Glows throw off noise evaluation routines (which are usually used to determine the scaling factor...which, even without glows, are usually not all that accurate in the grand scheme of things), and even if you manually enter in a scale factor based purely on exposure times, many cameras have "accelerating" glows that get brighter faster the longer the exposure (notably, Sony IMX sensors).



So you cannot scale the darks, which already contain the bias, so calibrating with biases is simply unnecessary. But you calibrate lights with darks, not flat farks. You calibrate flat frames with flat darks, then integrate a master flat. You ultimately calibrate the lights with the master dark and the master flat, no master bias for either.

Vieel Grüsse
Stefan
 
Hallo Stefan,

wenn Du mit Flat Darks arbeitest kannst Du (bei der ASI 1600 MMC) auf das Master Bias komplett verzichten (optimize bei Darks nicht anklicken):

Das ist keine Möglichkeit, sondern eine Notwendigkeit:

In Martins zweitem Bild, Schritt 2b) darf die Abteilung 'Master Bias' nicht aktiviert werden, andernfalls werden sowohl MasterBias als auch MasterDark-Flat vom Flat subtrahiert. Dies würde zu falsch kalibrierten Flats führen.

Natürlich gilt das nicht nur für die ASI 1600.

Im vierten Bild, Schritt 4b) ist auch ein Fehler: die Abteilung 'Master Bias' darf nicht aktiviert werden, und in der Abteilung 'Master Dark' muss man auf das MasterDark verweisen.

Bernd
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo Bernd, hallo Stefan!
Vielen Dank für Eure schnelle Antwort. Leider sehe ich, dass meinerseits noch vieles offen ist und ich langsam beginne zu verzweifeln.
Das hat evtl. auch damit zu tun, dass zum ersten in PI die Kalibrierung zwei Mal aufgerufen (erst Flats, dann Lights) wird statt alles in einem Durchlauf abzuhandeln und zum zweiten in der Eingabemaske beim Kalibrieren die Bereiche „Master BIAS“, „Master Dark“ und „Master Flat“ in einem nicht sofort zugänglichen Zusammenhang stehen!
Daher der Reihe nach – sonst bin ich etwas überfordert. Am Ende werde ich die Schaubilder natürlich nochmals aktualisieren.
Klar ist: BIAS enthalten Ausleserauschen (wegen der ultrakurzen Belichtungszeit kein zu korrigierendes thermisches Rauschen). Darks enthalten Ausleserauschen und je nach Kühlung mehr oder weniger thermisches Rauschen. Flats zeichnen sich zusätzlich zu den Inhalten der BIAS und Darks noch durch Vignettierung und Abbildung von Staubdonuts etc. aus. Lights enthalten alles zusammen.
Nun angenommen, es liegen alle benötigten Frames vor. Beim ersten Kalibrierungsvorgang (also die Flats) würde ich daher mit folgenden Parametern rechnen ("mein" Bild 2a):
„Master Dark“ ankreuzen, da das thermische Rauschen aus den FLATS entfernt werden soll. Da die Darks noch BIAS-Signal beinhalten, zusätzlich „calibrate“ (unter „Master dark“) auswählen, um dieses ebenfalls zu eliminieren. Hierzu muss PI wissen, dass BIAS vorliegen und wo diese liegen. Also „Master BIAS“ ankreuzen (ohne „calibrate“, da dieses nur für Spezialkameras Sinn macht). Da Darks und Flats stark unterschiedliche Belichtungszeiten haben, „Optimize“ wählen: So kann PI die langen Belichtungszeiten der Darks auf die kurzen der Flats umrechnen. Kommt es hierbei zur Fehlermeldung „keine Korrelation…..“ muss man sich von dieser Methode verabschieden und 2b) oder 2c) wählen – jetzt warte ich erstmal auf Eure Rückmeldung, ob bis hierher alles passt!

 
Hallo Martin,
der Anfang dürfte so nicht stimmen, denn im Flat sind nicht die selben Bedingungen wie bei den Darks gegeben: die Belichtungszeit.
Wenn, dann müsstest du noch Darks entsprechend der Belichtungszeit der Flats machen. Daher sollten die Flats nur mit den BIAS verarbeitet werden.

So habe ich das verstanden und würde es mir einleuchten.

CS
Christian
 
Hallo Martin,

ehrlich gesagt bin ich doch sehr erstaunt, dass solch eine Verwirrung über das Konzept von PixInsights ImageCalibration besteht. Ich hatte eigentlich gedacht, dieses Thema in meinem Leitfaden erschöpfend dargestellt zu haben.

Das hat evtl. auch damit zu tun, dass zum ersten in PI die Kalibrierung zwei Mal aufgerufen (erst Flats, dann Lights) wird statt alles in einem Durchlauf abzuhandeln und zum zweiten in der Eingabemaske beim Kalibrieren die Bereiche „Master BIAS“, „Master Dark“ und „Master Flat“ in einem nicht sofort zugänglichen Zusammenhang stehen!
Der Zusammenhang ist: Anordnung der Abschnitte im ImageCalibration Modul in genau der Reihenfolge, wie die Rechnungen während der Kalibrierung ausgeführt werden. Um den Zusammenhang dieser Abschnitte zu erläutern, will ich kurz beschreiben, was passiert, wenn man die entsprechenden Abschnitte aktiviert (= ein Häkchen setzt) und was die Optionen bewirken:

Abschnitt "Target Frames"
Der erste Abschnitt des ImageCalibration Modul ist absichtlich "Target Frames" (Zielaufnahmen) genannt. Gemeint sind die Aufnahmen, die kalibriert werden sollen, das können z. B. Light frames oder Flat frames sein.

Die Abschnitte "Pedestal" bis "MasterFlat" sind in der Reihenfolge angeordnet, in der die Rechenschritte bei der Kalibrierung in PixInsight durchgeführt werden. Pedestal und Overscan interessieren uns hier nicht weiter.

Abschnitt "Master Bias"
Der sechste Abschnitt ist mit "Master Bias" überschrieben. Wenn man diesen Abschnitt aktiviert, wird das MasterBias vom Target frame subtrahiert. D. h. (ZE bedeutet Zwischenergebnis, Kal bedeutet: Kalibrierungs-Endergebnis):
Abschnitt aktiviert: ZE1 = TargetFrame - MasterBias
Abschnitt deaktiviert: ZE1 = TargetFrame

Abschnitt "Master Dark"
Der siebte Abschnitt ist mit "Master Dark" überschrieben. Wenn man diesen Abschnitt aktiviert, wird das MasterDark in die Kalibrierung einbezogen. Hier gibt es zwei Optionen: 'Calibrate' und 'Optimize'. Wenn man 'Calibrate' aktiviert, wird zuerst das MasterBias vom MasterDark subtrahiert, wenn man 'Calibrate' deaktiviert, geschieht dies nicht. Also:
'Calibrate' akiviert: ZE2 = MasterDark - MasterBias
'Calibrate' deakiviert: ZE2 = MasterDark

Wenn man 'Optimize' aktiviert, wird das Zwischenergebnis2 mit einem Faktor k0 (dark scaling factor) multipliziert. Dieser Faktor wird so optimiert, dass das Rauschen im kalibrierten Target Frame minimal ist. Falls 'Optimize' deaktiviert ist, geschieht das nicht. Also:
'Optimize' aktiviert: ZE3 = ZE1 - k0 * ZE2
'Optimize' deaktiviert: ZE3 = ZE1 - ZE2

Abschnitt "Master Flat"
Der achte Abschnitt ist mit "Master Flat" betitelt. Wenn man diesen Abschnitt aktiviert, wird das MasterFlat in die Kalibrierung einbezogen. Wenn Target = Flat, muss der Abschnitt desktiviert werden, wenn Target = Light, muss er aktiviert werden. Da die Kalibrierung bereits an den Flat frames durchgeführt wurde, wird 'Calibrate' deaktiviert. Also:
Abschnitt "Master Flat" aktiviert: Kal = ZE3 / MasterFlat * median(MasterFlat)
Abschnitt "Master Flat" deaktiviert: Kal = ZE3


Aus dem bisher geschriebenen folgt, dass nur einige der möglichen Kombinationen überhaupt einen Sinn ergeben, z. B. (unten ist jeweils die Gesamtrechnung angegeben):

a) Kalibrierung von Flat frames mit MasterFlat-Dark:
Abschnitt "Master Bias":                deaktiviert
Abschnitt "Master Dark":                aktiviert -> MasterFlat-Dark
im Abschnitt "Master Dark" 'Calibrate': deaktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Optimize':  deaktiviert
Abschnitt "Master Flat":                deaktiviert

Kal = Flat - MasterFlat-Dark

b) Kalibrierung von Flat frames mit MasterBias
Abschnitt "Master Bias":                aktiviert -> MasterBias
Abschnitt "Master Dark":                deaktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Calibrate': -
im Abschnitt "Master Dark" 'Optimize':  -
Abschnitt "Master Flat":                deaktiviert

Kal = Flat - MasterBias

c) Kalibrierung von Flat frames mit Master Bias und MasterDark, mit dark frame optimization:
Abschnitt "Master Bias":                aktiviert -> MasterBias
Abschnitt "Master Dark":                aktiviert -> MasterDark
im Abschnitt "Master Dark" 'Calibrate': aktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Optimize':  aktiviert
Abschnitt "Master Flat":                deaktiviert

Kal = (Flat - MasterBias) - k0 * (MasterDark - MasterBias)

d) Kalibrierung von Light frames mit dark frame optimization:
Abschnitt "Master Bias":                aktiviert -> MasterBias
Abschnitt "Master Dark":                aktiviert -> MasterDark
im Abschnitt "Master Dark" 'Calibrate': aktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Optimize':  aktiviert
Abschnitt "Master Flat":                aktiviert -> MasterFlat

Kal = ((Light - MasterBias) - k0 * (MasterDark - MasterBias)) / MasterFlat * median(MasterFlat)

e) Kalibrierung von Light frames ohne dark frame optimization:
Abschnitt "Master Bias":                deaktiviert
Abschnitt "Master Dark":                aktiviert -> MasterDark
im Abschnitt "Master Dark" 'Calibrate': deaktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Optimize':  deaktiviert
Abschnitt "Master Flat":                aktiviert -> MasterFlat

Kal = (Light - MasterDark)) / MasterFlat * median(MasterFlat)


Unsinnige Kombinationen liefern definitv falsche Ergebnisse (z. B. siehe oben: 2b) [mit diesen Einstellungen würden MasterBias und MasterFlat-Dark von den Flat frames subtrahiert, mit dem Ergebnis, dass der Bias-Offset zweimal subtrahiert wird]). Im Abschnitt "MasterDark" sind die Optionen 'Calibrate' und 'Optimize' entweder beide zu aktivieren oder beide zu deaktivieren, andere Kombinationen ergeben keinen Sinn.

Zur Kalibrierung der Flat frames halte ich die Möglichkeit c) (mit MasterBias und MasterDark, mit dark frame optimization) für weniger sinnvoll.

---

In Schritt 4b) ist noch eine zweite Unstimmigkeit: rechts über dem Kasten'ImageCalibration' schreibst Du 'Master BIAS'. Ich hielte 'Master Dark' dort für sinnvoller, in diesem Sinne war auch mein Kommentar zu Bild 4b) weiter oben gedacht.

---

Ich ziehe übrigens (wie Stefan) die Bezeichnung 'Flat-Darks' vor. 'Dark-Flats' ist meiner Meinung nach sprachlich falsch. Flat-Darks sind Darks, die mit der gleichen Belichtungszeit wie die Flat frames aufgenommen wurden, es sind keine dunklen Flats.


Bernd
 
Vielen Dank Bernd für die viele Mühe und Geduld, die Du für die Beantwortung meiner Fragen aufbringen musst. ich weiß das sehr zu schätzen!
So langsam fügt sich alles zusammen. das hast Du schön und übersichtlich aufgeschlüsselt...
Eine Frage noch: Ich meine, die Kollegen von PI Österreich (siehe Tutorial von Herbert Walther) zeigen statt der Schritte d) oder e) wie von Dir genannt noch eine Kalibrierung der Lights ohne Darks - weil nicht vorhanden:

Abschnitt "Master Bias": aktiviert
Abschnitt "Master Dark": deaktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Calibrate': deaktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Optimize': deaktiviert
Abschnitt "Master Flat": aktiviert

Damit verbleibt das thermische Rauschen im Bild. Was sagst Du dazu?

Wünsche Dir einen schönen Abend und eine gute Nacht!
 
Ich meine, die Kollegen von PI Österreich (siehe Tutorial von Herbert Walther) zeigen statt der Schritte d) oder e) wie von Dir genannt noch eine Kalibrierung der Lights ohne Darks - weil nicht vorhanden:

Abschnitt "Master Bias":                aktiviert
Abschnitt "Master Dark":                deaktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Calibrate': deaktiviert
im Abschnitt "Master Dark" 'Optimize':  deaktiviert
Abschnitt "Master Flat":                aktiviert

Damit verbleibt das thermische Rauschen im Bild. Was sagst Du dazu?
Diese Variante mag bei Sensoren, die kein "Verstärkerglühen" und ein sehr geringes thermisches Rauschen aufweisen (z. B. Sony ICX694), gut geeignet sein, ansonsten aber eher nicht. Bei vielen modernen CMOS-Sensoren sieht man ein deutliches "Verstärkerglühen", und da geht nichts ohne eine Kalibrierung mit MasterDark.

Bernd
 
Guten Abend Bernd!

Ich habe heute nochmals alle Infos von Dir in eine Aktualisierung meines PI - Tutorials einfliessen lassen.
Ich werde im Forum auf diese, überarbeitete Version verweisen.
Die Seiten 21 bis 33 habe ich komplett überarbeitet.
Falls Du magst, kannst Du ja mal drüberschauen.
Falls immer noch ein Fehler drinsteckt: Wäre schön, wenn Du es mich wissen lässt!
Und nun nochmals herzlichen Dank und eine Gute Nacht!
Martin
 
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