Weissabgleich

[growers]

Hallo zusammen,

Ich bin gerade dabei, mich in die ganze Bildbearbeitungsmaterie einzuarbeiten. Ein Punkt ist der Weissabgleich. Der wird oft an Sternen mit bekannter Farbtemperatur gemacht.
Was ich mich allerdings frage: Bei einer gegebenen Kamera mit fixen Filtern (sei es nun die Bayer-Matrix oder externe Filter bei einer Mono-Kamera), die die Empfindlichkeit in den entsprechenden Farbbereichen ja fix. Daher müsste es doch möglich sein, die Farbmischung nach einem fixen Verhältnis zu machen, was man einmal ausmisst. Das scheint aber wohl niemand zu tun - oder? Wenn nein, warum nicht?

Viele Grüsse,
Daniel

 

[growers]

Aargh, jetzt ist das im falschen Forum gelandet.

 

[Moderator Hans]

Hallo growers,

alles gut. Das Forum passt schon.

Viel Erfolg
Moderator Hans

 

[TriffiD]

Hallo Daniel,
es gibt eine ganze Reihe von externen Einflüssen, die auf die Farbgebung Einfluss nehmen (z.B. Gradienten durch Lichtverschmutzung). Die entfernt man zwar geeignet, aber ob dabei dann am Ende die Farben noch 100%ig stimmen, steht dahin.
Viel wichtiger ist eine Farbverschiebung durch das Strecken. Es gibt zwar Methoden des Streckens, die den Farbwert erhalten (Arcsin - wobei das auch nicht ganz stimmt), aber bei allen anderen Methoden werden die Verhältnisse von R, G und B verschoben. Bei Mono-Kameras können die Farbkanäle unterschiedlich bearbeitet werden und dann ist es das gleiche Problem.
Gruß
Sebastian

 

[growers]

Hallo Sebastian,

Danke für die Info. Das leuchtet mir dann ein

Viele Grüsse,
Daniel

 

[pete_xl]

Hallo Daniel,

eine anerkannte Strategie ist es, nach dem Stacken erst die Gradienten in allen Kanälen zu entfernen und dann eine Farbkalibrierung anhand der Sternfarben durchzuführen.

Dabei wird zunächst eine 2-dimensionale Gradientenmaske erzeugt und mit dem Rohstack verrechnet. Dies entspricht also einem "multilateralen Weißabgleich". Im nächsten Schritt wird Farbkalbrierung anhand der Sternfarben vorgenommen. Dies alles erfolgt im linearen, also noch ungestreckten Zustand. Bei Astro Pixel Processor erfolgt die Kalibrierung anhand einer generalisierten Durchschnittsverteilung der Farbspektren der Sterne. Bei der spektrophotometrischen Farbkalibrierung SPCC in Pixinsight wird das Bild abschnittweise anhand der lokalen, über den Farbkatalog der Gaia-Mission referenzierten Sternfarben kalibriert.

CS Peter

 

[jfried]

Daher müsste es doch möglich sein, die Farbmischung nach einem fixen Verhältnis zu machen, was man einmal ausmisst.

genau so ist es.
Tools wie SPCC führen eine lineare Regression durch um einen Faktor zu bestimmen, mit dem jeder Kanal multipliziert wird.

PixInsight Reference Documentation | Spectrophotometry–based Color Calibration in PixInsight

A description of the new spectrophotometry–based color calibration tools and techniques implemented in PixInsight. Published: 2022 November 21 | Last update: 2022 December 13

pixinsight.com

Für 3 Känale RGB werden 3 White-Balance-Faktoren ermittelt, wobei Grün üblicherweise 1 ist:
R' = a * R
G' = 1* G
B' = b * B
Die Anwendung dieser beiden Faktoren führt dann leider meist zu einer Farbverschiebung des Hintergrundes.
Die Hintergrundneutralisierung erfolgt dann im 2. Schritt mittels einer Addition/Subtraktion eines Offsets zu den Kanälen.
Da die Helligkeit eines Sternes um Zehnerpotenzen größer ist als als der Hintergrund, nimmt man diese geringfügige Farbverschiebung der Sternfarben durch den zusätzlichen Offset in Kauf.

 

[TriffiD]

Hallo,
ich hatte Daniel so verstanden, als hätte er die Idee, die Kamera (+ Filter) dahingehend zu untersuchen, inwieweit der Sensor in den Farbkanälen neben der Wirklichkeit liegt. Man könnte dann - so die Überlegung - diesen Farbfehler im Rohbild korrigieren und hätte anschließend ein Bild mit korrekter Farbgebung.
Das scheitert aber durch die individuelle Aufnahmesituation und durch Farbverschiebungen im Bearbeitungsprozess, die dann eben durch einen geeigneten Farbkalibrierungsprozess so oder so korrigiert werden müssen.
Ein "einmaliges" Ausmessen des Farbfehlers, dessen Korrektur man dann immer wieder auf neue Bilder anwenden könnte um stets korrekte Farben zu erhalten ist daher eben leider nicht möglich.
Die genaue Funktionsweise der Werkzeuge zur Farbkalibrierung ist für zugrunde liegende Frage ja nicht von Belang.
Gruß
Sebastian

 

[jfried]

Man könnte dann - so die Überlegung - diesen Farbfehler im Rohbild korrigieren und hätte anschließend ein Bild mit korrekter Farbgebung.

für eine grobe Voreinstellung sehe ich das schon als praktikablen Weg.
Ich wollte nur den üblichen Weg zeigen um mit (vorher ausgemessen) Faktoren Farben zu kalibrieren.
Praktisch jede Kamera mit Bayer-Matrix macht das so und legt im EXIF die Black-Level Werte (Offset) und die Weiß-Balance-Faktoren ab.
Und unsere Kalibrierung nach Sternfarben bestimmt auch nur diese einfachen Faktoren, weshalb man die Gradiente auch sorgfältig vorher abziehen muss.

Canon legt auch im Labor ausgemessene Faktoren im Exif ab.
Da hat man dann alles zusammen um RGGB zu kalibrieren (Der WB-Faktor wäre bei Canon zB: 1594/1024=1.59)

 % exiftool -perchannel\* -WB_RGGB\* -ColorTemp\* IMG_0065.CR2
Per Channel Black Level         : 2048 2048 2048 2048
WB RGGB Levels As Shot          : 1594 1024 1024 1656
WB RGGB Levels Auto             : 1594 1024 1024 1656
WB RGGB Levels Measured         : 1594 1024 1024 1656
WB RGGB Levels Daylight         : 1533 1024 1024 1353
WB RGGB Levels Shade            : 1769 1024 1024 1171
WB RGGB Levels Cloudy           : 1642 1024 1024 1252
WB RGGB Levels Tungsten         : 1050 1024 1024 1958
WB RGGB Levels Fluorescent      : 1327 1024 1024 1781
WB RGGB Levels Kelvin           : 1533 1024 1024 1353
WB RGGB Levels Flash            : 1972 1024 1024 1051
WB RGGB Levels                  : 1594 1024 1024 1656
Color Temperature               : 5200
Color Temp As Shot              : 4989
Color Temp Auto                 : 4989
Color Temp Measured             : 4989
Color Temp Daylight             : 5763
Color Temp Shade                : 7729
Color Temp Cloudy               : 6774
Color Temp Tungsten             : 3167
Color Temp Fluorescent          : 4032
Color Temp Kelvin               : 5769
Color Temp Flash                : 9200

 

[TriffiD]

Hallo namenloser Fremder,

es kann schon sein, dass die Eigenarten der Kamera ermittelt werden können, aber bei den meisten astronomischen Aufnahmen wird das Bild durch Strecken in den nichtlinearen Zustand überführt. Je nach Methode verschieben sich dabei eben die Farbverhältnisse mehr oder weniger stark. Auch fällt die Wahl der Streckmethoden und -stärke bei jedem Bild anders aus. Anschließend ist also sowieso eine Farbkalibrierung notwendig. Sich vorher mit einer Korrektur der Farben abzumühen ist darum ziemlich überflüssig.
Die Empfehlung lautet ja auch, die Kamera möglichst nur als Sensor und nicht als Prozessor einzusetzen und alles abzuschalten, was die Kamera an Automatiken anbietet.

Gruß
Sebastian

 

[pete_xl]

Hallo namenloser Fremder,

es kann schon sein, dass die Eigenarten der Kamera ermittelt werden können, aber bei den meisten astronomischen Aufnahmen wird das Bild durch Strecken in den nichtlinearen Zustand überführt. Je nach Methode verschieben sich dabei eben die Farbverhältnisse mehr oder weniger stark. Auch fällt die Wahl der Streckmethoden und -stärke bei jedem Bild anders aus. Anschließend ist also sowieso eine Farbkalibrierung notwendig. Sich vorher mit einer Korrektur der Farben abzumühen ist darum ziemlich überflüssig.
Die Empfehlung lautet ja auch, die Kamera möglichst nur als Sensor und nicht als Prozessor einzusetzen und alles abzuschalten, was die Kamera an Automatiken anbietet.

Gruß
Sebastian

Hallo Sebastian,

ich verstehe nicht, wieso sich die Farbverhältnisse durch Strecken verschieben sollen. Wir reden hier doch von RGB-Kanälen, oder nicht? Und ich verstehe auch nicht, wie eine anschließende Farbkalibrierung erfolgen soll. Und bist du wirklich der Meinung, dass z. B. SPPC, das mit gewaltigem Aufwand entwickelt wurde um eine lokale Kalibrierung anhand wissenschaftlicher Referenzdaten zu ermöglichen, "überflüssige Mühe" ist?

CS Peter

 

[TriffiD]

Und bist du wirklich der Meinung, dass z. B. SPPC, das mit gewaltigem Aufwand entwickelt wurde um eine lokale Kalibrierung anhand wissenschaftlicher Referenzdaten zu ermöglichen, "überflüssige Mühe" ist?

Abr ganz im Gegenteil. Die Korrektur der Farben sollte immer über die Bildbearbeitung erfolgen und SPPC ist dabei sicher die derzeit zuverlässigste Methode. Es ist überflüssige Mühe, den Kamerachip zu vermessen, um den "eingebauten" Farbfehler auszumessen und vorab zu korrigieren. Das war aber die Frage des TO.

Was die Farben angeht, finde ich jetzt das Video, das ich dazu mal gesehen habe nicht wieder. Darin war das mit den Farben sehr viel besser erklärt, als ich das jetzt hier zusammen bekomme. Je nach Streckmethode (Histogramtransformation, Masked Strectch oder Arcsinhstretch) werden die Farbkanäle abhängig von ihrer Helligkeit unterschiedlich behandelt. Sagt man beispielsweise, man erhöht jeden Kanal um einen bestimmten Prozentwert, werden unterschiedlich starke Farbkanäle in ihrem Verhältnis zueinander verändert. Es ist dann eigentlich nicht mehr die gleiche Farbe. Arcsinhstretch ermittelt zunächst die Luminanz eines Bildpunktes und errechnet dann aus dem angehobenen Helligkeitswert der Luminanz einen passenden Wert für die Farbkanäle. Dadurch bleibt die Farbe gleich (was ja auch die Begründung für die Existenz der Methode ist), aber bei hellen Bildpunkten ist die Anwendung nicht unbedingt möglich, weil ein Wert 100% übersteigen könnte, was nicht geht.
Wir wissen alle, dass die verschiedenen Stackingmethoden den Bildeindruck unterschiedlich verändern. Daher mischt man sie oft ein bisschen. Zuerst ein moderates Stretchen mit Arcsinhstretch ist dabei z.B. sehr beliebt.

Ich schaue zuhause nochmal, ob ich die Quelle wiederfinde.

Gruß
Sebastian

PS: Wobei man SPPC natürlich beim linearen Bild einsetzt. Damit ist das mit dem Strecken also nicht unbedingt relevant.

 

[pete_xl]

Abr ganz im Gegenteil. Die Korrektur der Farben sollte immer über die Bildbearbeitung erfolgen und SPPC ist dabei sicher die derzeit zuverlässigste Methode. Es ist überflüssige Mühe, den Kamerachip zu vermessen, um den "eingebauten" Farbfehler auszumessen und vorab zu korrigieren. Das war aber die Frage des TO.

Was die Farben angeht, finde ich jetzt das Video, das ich dazu mal gesehen habe nicht wieder. Darin war das mit den Farben sehr viel besser erklärt, als ich das jetzt hier zusammen bekomme. Je nach Streckmethode (Histogramtransformation, Masked Strectch oder Arcsinhstretch) werden die Farbkanäle abhängig von ihrer Helligkeit unterschiedlich behandelt. Sagt man beispielsweise, man erhöht jeden Kanal um einen bestimmten Prozentwert, werden unterschiedlich starke Farbkanäle in ihrem Verhältnis zueinander verändert. Es ist dann eigentlich nicht mehr die gleiche Farbe. Arcsinhstretch ermittelt zunächst die Luminanz eines Bildpunktes und errechnet dann aus dem angehobenen Helligkeitswert der Luminanz einen passenden Wert für die Farbkanäle. Dadurch bleibt die Farbe gleich (was ja auch die Begründung für die Existenz der Methode ist), aber bei hellen Bildpunkten ist die Anwendung nicht unbedingt möglich, weil ein Wert 100% übersteigen könnte, was nicht geht.
Wir wissen alle, dass die verschiedenen Stackingmethoden den Bildeindruck unterschiedlich verändern. Daher mischt man sie oft ein bisschen. Zuerst ein moderates Stretchen mit Arcsinhstretch ist dabei z.B. sehr beliebt.

Ich schaue zuhause nochmal, ob ich die Quelle wiederfinde.

Gruß
Sebastian

PS: Wobei man SPPC natürlich beim linearen Bild einsetzt. Damit ist das mit dem Strecken also nicht unbedingt relevant.

Danke für die Klarstellung, Sebastian , denn ich hatte die pauschale Aussage auch auf meinen vorherigen Post bezogen.

CS Peter