Walking Noise: eine Erklärung?

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pem.fue

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Aufgrund Eckis Anregung mache ich nun einen eigenen Thread zu Thema "walking noise" auf. Meine Behauptung war, dass das "walking noise" durch nicht vom Flat korregierte "Muster" bzw "Strukturen" kommt.

Das gängige Vorurteil ist ja, dass ein Flat ein so großes Signal/Rauschen (SNR) hat, dass man mit einem aus wenigen EinzelFlats zusammengesetzen MasterFlat auskommen würde, um die Einzel Light zu korregieren.

Da ich in meinen gemittelten Bildern so etwas nicht sehe, weil ich die Einzelbilder mit einem MasterFlat aus 64 EinzelFlats korregiere, habe ich als Erklärung das Rauschen im MasterFlat angeführt. Das möchte ich nun mit der folgenden Animation untermauern. Dazu habe ich jeweils aus dem Zentralbereich ein 512x512 großes Feld herausgetrennt. Einmal aus einem EinzelFlat und das andere Mal aus dem aus 64 EinzelFlats zusammengesetzten MasterFlat:

flat_compare.gif

Abwechselnd ist hier ein stärker verrauschter Ausschnitt aus dem Einzelflat (dunklere Bild) zu sehen, im Vergleich zum Masterflat. Auf dem Masterflat ist deutlich mehr Struktur zu erkennen als im EinzelFlat, bzw diese Muster heben sich deutlicher aus dem Rauschen hervor. Und darum geht es.

Ich vermute, dass die Muster oder Schlieren auf Verunreinigungen auf dem Chip oder der vorliegenden Glasplatte zurück zu führen sind. So eine Verunreinigung läßt sich ja nie ganz vermeiden. Hinterlassen aber auch Spuren auf den Bildern. Durch ein tiefes MasterFlat lassen diese Muster sich aber beheben.

Man kann es auch ganz klassisch mit großflächigem Dithering machen und so die Muster über die Einzelbilder verteilen. Das erhöht aber das Rauschen.

... und so ganz nebenbei: Auch ein lichtstarkes Flat enthält Rauschen, wie man sieht. Und nicht zu knapp. ;)

Gruß,
Peter
 
Hallo Peter,

Du müßtest mal die Histogramme der Flats zeigen, damit man das besser einschätzen kann. Es macht ja einen anderen Eindruck, wenn man das Flatrauschen über einen Wertebereich von, sagen wir, 1000 bis 5000 skaliert, oder nur von 1000 bis 1500.

Gruß

*entfernt*
 
Hallo Heiko,

der Redlichkeit halber habe ich die Daten nicht gestreckt, sondern linear gelassen über den gesamten Dynamikbreich.

master_histo.png

Hier ist der zentrale Ausschnitt aus dem masterFlat zu sehen.

single_histo.png

Und hier das SingleFlat. Aufgrund der ASI-spezifischen Spreizung der Daten von 12bit auf 16bit erzeugt das Histogramm im EinzelFlat eine Kammstruktur.


Anmerkung: Die nicht Gauß-förmige Verteilung des Rauschens im MasterFlat deutet schon an, daß hier mehr als Rauschen im Bild ist. Das sind schon deutleiche Strukturen oberhalb des Rauschens erkennbar. Liegt aber vermutlich an der durch Rauschminderung leichten Krümmung des Flats im Zentralbereich.

Gruß,
Peter
 
Zuletzt bearbeitet:
Aufgrund Eckis Anregung mache ich nun einen eigenen Thread zu Thema "walking noise" auf. Meine Behauptung war, dass das "walking noise" durch nicht vom Flat korregierte "Muster" bzw "Strukturen" kommt.
Hallo Peter,

heißt im Umkehrschluss, man bekommt das Rauschmuster durch bessere Flats weg.
Nun, bei meinem 72/432 habe ich bisher gar keine Flats eingerechnet (da wegen fehlender Verschmutzung und Vignette m.E. unnötig).
Nun, wenn ich da mal ein vernünftiges Flat anlege, müsste auch das Walking-Noise dann weg sein.

Gruß Norbert
 
Hallo Norbert, Peter,

das ist ein zweischneidiges Schwert. Im Umkehrumkehrschluss würde das heißen, daß nicht optimale Flats erst recht Walking-Pattern-Noise erzeugen. Also vielleicht sollte man doch vorsichtshalber dithern.

Gruß

*entfernt*
 
Hallo Norbert,

heißt im Umkehrschluss, man bekommt das Rauschmuster durch bessere Flats weg.
Nun, bei meinem 72/432 habe ich bisher gar keine Flats eingerechnet (da wegen fehlender Verschmutzung und Vignette m.E. unnötig).
Nun, wenn ich da mal ein vernünftiges Flat anlege, müsste auch das Walking-Noise dann weg sein.

das ist ein guter Test. Ich drücke Dir die Daumen. Wenn die Verunreinigungen, oder was das auch immer ist, konstant bleibt, kommst Du mit einem MasterFlat hin. Die EinzelFlats gehen ja schnell zu machen. Da können es schonmal 100 sein. :)
Ich mache die immer Morgens nach der Beobachtungsnacht während des Frühstücks.

Gruß,
Peter
 
...eben ausprobiert. Der Einfluss ist Null. Mit oder ohne Flats hat keinen Einfluss aufs Pattern-Noise. Und das waren 97Light-Flats + 43 Dark Flats mit Folie erzeugt (0,34s Belichtungszeit).

Wäre auch zu einfach gewesen...
 
Hi,

der Thread ist insofern interessant, dass man mal sieht welchen Einfluss viele Flats haben. Es kommt ja immer wieder die Frage auf wieviele Flats man denn eigentlich machen soll. Und das erstellen richtiger Flats kann man leicht zu einer Kunst machen, wenn man wirklich optimale Ergebnisse erzielen will.

Was das Walking Pattern Noise angeht, hat das aber nichts mit den Flats zu tun. Und auch wenn ich es nur recht oberflächlich begründen kann :cool: es ist so.
Es gibt hunderte von Bildbeispielen im Netz vom Walking Pattern Noise. Das Mittel dagegen ist Dithern. Warum das beim Ecki nun trotz dithern auftaucht, bei Peter ohne Dithern nicht auftaucht, das müsste man mal im Detail anschauen, dafür gibt es noch mögliche andere Erklärungen.

Verunreinigungen auf dem Chip sehen anders aus. Ich müsste in den Archiven kramen um das zu belegen. Aber schaut man sich die vielen Bilder im Netz an mit Walking Pattern Noise, stellt man fest, dass es sich nicht um Verunreinigungen auf dem Chip handeln kann.

CS Frank
 
Hallo !

Ich denke, oder meine mal gelesen zu haben, dass auch die nicht lineare Empfindlichkeit der einzelnen Pixel zu diesem Muster führt. Jedes Pixel eines CMOS Sensors hat ja einen eigenen Ausleseverstärker und sowohl die Empfindlichkeit als auch der Verstärker ist nicht bei allen Pixeln vollkommen identisch. Bei CCDs sieht die Sache ja anders aus, da ist der Verstärker extern, also nicht auf dem Chip. Soweit mir bekannt, kann man diese Unterschiede nur durch das Mitteln verschiedener Pixel ausgleichen und das wiederum erreicht man nur dadurch, dass das Signal durch verschiedene Pixel gemessen wird. Also durch genau das, was beim Dithern passiert. Das ein Flat diese 'Nicht-Linearität' korrigieren kann halte ich für ziemlich unwahrscheinlich (währe ja Super wenn das so einfach ginge uns man CMOS damit zur Linearität von CCD verhelfen könnte).

Viele Grüße
Michael
 
Hi,

es gibt unzählige Artikel darüber, wie nicht uniformität bei Sensoren entstehen kann. Nur ein Beispiel hier: FPN - Fixed Pattern Noise

Wenn diese Effekte dann durch eine leichte Drift verschmiert werden und von der Ausreisserstatistik nicht als eben solche erkannt werden, ist das Walking Pattern Noise (oder Regenrauschen) schon im Bild.

Dithern sorgt (u.a.) dafür, dass die Ausreisserstatistik dieses dann eben doch als Solche erkennt, und damit ist das Problem gelöst.

CS Frank
 
Wenn die Pixelempfindlichkeit aber stochastisch verteilt ist, sollte das ingesamt nur zu einem höheren Rauschen führen, so meine Vorstellung. Wenn die Pixelempfindlichkeit aber geclustert sind (warum auch immer), kann ich mir das vorstellen. Aber dann sind sie genauso im Flat. Wenn es aber, wie Micheal schreibt, nichtlineare Effekte sind, kann man mit dem Flat nichts ausrichten. Auch da stellt sich die Frage nach der Clusterung.

Jedenfalls schaden viele Einzelflats nicht, wie das Beispiel oben zeigt. Die "Schlieren" und Muster werden (hoffentlich) durch das MasterFlat beseitigt.
 
...eben ausprobiert. Der Einfluss ist Null. Mit oder ohne Flats hat keinen Einfluss aufs Pattern-Noise. Und das waren 97Light-Flats + 43 Dark Flats mit Folie erzeugt (0,34s Belichtungszeit).

Wäre auch zu einfach gewesen...

Ist denn gar keine Veränderung gegeüber der alten Aufnahem zu erkennen? Du schreibst ja selbet was von "staubfrei", wenn Du vorher geputzt hast, würde mich das nicht wundern.

Gruß,
Peter
 
Hallo Peter,

das schöne am Dithering ist, das sämtliche Effekte die man z.Bsp. durch Flats oder Darks ins Bild hineinbringt, ebenso wieder verschwinden. Also wenn man, wie du schreibst, ebenso im Flat Cluster hat, werden diese durch das dithering entfernt, da das Flat seine Signatur ja wiederum im kalibrierten Rohbild hinterlässt, welches anschliessend durch die Outlier Rejection läuft. Ebenso das Kalibrationsrauschen, welches man zwangsläufig mit jedem rauschbehafteten Master ins Bild einbringt.

Alleine darum schon bringen viele Flats, viele Bias und ggf. viele Darks etwas. Eine Wunderwaffe dieses Dithering.

Ob es sich tatsächlich um stochastische Effekte oder Cluster handelt, entzieht sich meiner Kenntnis. Aber z.Bsp. das gute alte Fixed Pattern Noise würde ich als Cluster beschreiben!?

CS Frank
 
Ist denn gar keine Veränderung gegeüber der alten Aufnahem zu erkennen? Du schreibst ja selbet was von "staubfrei", wenn Du vorher geputzt hast, würde mich das nicht wundern.

Gruß,
Peter
Nein, ich habe nicht geputzt!
Der APO ist noch relativ neu und Verschmutzungen an der Frontlinse wirken sich nicht aufs Bild aus!
(Das ist ja die Eintrittspupille)
Wenn dann ist es der Staub am Flattener oder auf dem CMOS-Sensor.

Nun, der Unterschied ist, der kleine APO hat doch eine leichte Vignette bei APS-C (ganz leicht) und die wird behoben.
Zudem habe ich trotzdem eine Stelle am Chip ausgemacht, wo was verunreinigt ist...
Aber das ist ja nicht das Thema hier...

Gruß Norbert
 
Hallo Norbert,

bei Deinen Bildern hast Du nicht geguidet. Mache ich oft auch nicht. Wenn Du da zwischendurch das Bild immer wieder zentrierst und die Montierung in DEC und RA etwas driftet und dann zurückgeholt wird, ist das fast wie Dithering.

Gruß

*entfernt*
 
...nö zentriert habe ich auch nicht.
Aber wenn man die Hotpixelkorrektur in z.B. Astroart ausschaltet, dann sieht man, dass sich da Drift + Schneckenfehler überlagert haben. Die Hotpixel erzeugten ein Wellenmuster.
 
Nein, ich habe nicht geputzt!
Der APO ist noch relativ neu und Verschmutzungen an der Frontlinse wirken sich nicht aufs Bild aus!
(Das ist ja die Eintrittspupille)
Wenn dann ist es der Staub am Flattener oder auf dem CMOS-Sensor.

Nun, der Unterschied ist, der kleine APO hat doch eine leichte Vignette bei APS-C (ganz leicht) und die wird behoben.
Zudem habe ich trotzdem eine Stelle am Chip ausgemacht, wo was verunreinigt ist...
Aber das ist ja nicht das Thema hier...

Gruß Norbert

Kannst Du mal das Differenzbild von beiden Bildern machen, also: OhneFlat - MitFlat und hier zeigen?
Es geht auch nicht um das Putzen der Linse, sondern das der Frontscheibe der Kamera. Da liegt bei mir der Staub, der sich dunkel bemerkbar macht.

Gruß,
Peter
 
Ich habe meine M74 nun so modifiziert, dass ich zum einen ohne Alignment gestackt habe, abser zusätzlich noch eine Drift von einem Pixel pro Bild eingebaut habe. Nach dem ersten Bild habe ich zum Aufnahmezeitpunkt die Mittenpositoon leicht verändert, um einen zuverlässigeren Leitstern fürs Guiden zu finden. Danach bin ich nämich in in Bett gegangen und habe alles sich selbst überlassen. Wie üblich. Daher gibt es einen Solostern im Bild:

Screenshot_20191004_175328.png

Das ist wieder ein Ausschnitt in Chipauflösung in einem sonst leeren Bereich des Bildes. Also im wesentlichen Rauschen. Die Hotpixel sind nun zu Strichen gezogen, ebenso sind die Sterne langgezogen, aufgrund der Manipulatu=ionen an der Bildserie.

Da ist aber auch kein "walking noise" zu erkennen.

Da Norbert seine Beweise nicht mehr zeigen kann, bitte ich darum, das von anderer Seit unabhängig von mir zu testen, ob es mit einem MasterFlat aus ca 100 Einzelflats eine Verbesserung auch in den Bildern gibt, oder nicht.

Gruß,
Peter
 
Ich habe auch Spaß! ;)
Ich habe jetzt mal nur 3 Flats zum MasterFlat gemacht. Manchmal ist man halt betriebsbild. Ich habe einen 800x800 Pixel großen Ausschnitt aus der Mitte in Originalauflösung genommen, wo aber auch noch Galaxiestruktur überlagert ist.

M74_Flat_test.gif

Im Vergleich das Bild mit 64 Einzelflats gibt es schon einen Unterschied, der aber nicht auf das "walking noise" zurückzuführen ist. Wahrscheinlich habe ich tatsächlich eine gute Kamera erwicht?

Gruß,
Peter
 
...ich lasse es nochmal neu rechnen und lege beide TIFs auf einen Server.
Geduld.
Warum verschwende ich meine Zeit? Naja, weil widerlegen Spass macht!
Hier liegen die Dateien.
Das ist das Bild...
Aufgenommen mit dem 135er F/2 Samyang, so dass man auch schön sieht, was das Flat bewirkt.
Einmal mit und einmal ohne Flats frisch gestackt.
Einfach mal beide Bilder "stretchen"....

Einen Videobeweis mache ich jetzt aber nicht...
 

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  • Brush_noise.JPG
    Brush_noise.JPG
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Noch ein Denkansatz:
Sollten Flats die Lösung fürs Walking-Noise Problem sein, hätte sich das schon längst rumgesprochen und auch dithern würden viel weniger Leute.
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Gruß Norbert
 
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