Prétraitements chronologie et méthode

1. Prétraitements chronologie et méthode • Le signal de l’objet photographié : Il s’agit en fait des photons qui frappent le capteur CCD et qui sont transformés en électrons (en général 50 à 80% des photons sont transformés en électrons), il s’agit de l’information vitale pour réaliser notre image finale. • Les parasites : • L’image brute comporte également d’autres informations qui parasitent l’image finale. Quels sont les différents « parasites » d’une image et comment les éliminer pour nous permettre de traiter celle-ci de manière définitive.

2. Il faut bien comprendre que la moindre trace de « parasite » résultante sera fatale lors du traitement final qui devra tirer parti du moindre photon enregistré.

3. blooming Traces de poussières ? Vignettage ? bruit Le prétraitement consiste à extraire la valeur qui représente l’intensité lumineuse réellement tombée sur le capteur CCD.

4. QUELS SONT CES PARASITES ? La précharge ou Offset que nous appellerons « BIAS » : Cette valeur est constante et ne dépend ni du temps de pose ni de la température du capteur CCD. Un bias

5. Le Noir que nous appellerons « DARK » : Il s’agit de la valeur des charges thermiques accumulées pendant la pose. Le DARK est dépendant de la température du capteur CCD et du temps de pose. Un dark

6. La Plage de Lumière Uniforme (PLU) que nous appellerons « FLAT » représente deux choses : • Les traces de poussières qui se trouvent entre le capteur CCD et l’optique. • Le vignettage éventuel dû au chemin optique

7. Poussière sur le capteur CCD Trace sur l’optique ou le filtre Vignettage

8. Ce vignettage et ces traces de poussières vont avoir comme résultat de diminuer le nombre de photons reçus sur le capteur, cette diminution est le résultat d’une multiplication par un multiple inférieur à 1. Par exemple admettons que des photons frappe un pixel avec une valeur de 1, si une poussière qui était devant ce pixel diminue de 20% l’entrée des photons, la valeur qui est au départ de 1 ne va laisser entrer que 80% des photons sur ce pixel, soit la valeur 0,8. Afin de rééquilibrer l’image nous devrons donc corriger l’image brute en la divisant par le flat (image brute /0,8)

9. Les parasites liés à l’état du ciel : • Rayons cosmiques • Blooming • Satellites • Avions • Lune • Pollution lumineuse Rayon cosmique blooming Trace d’avion

10. POURQUOI POSER LONGTEMPS A DE FAIBLES TEMPERATURES Le capteur CCD enregistre durant le temps de pose différentes informations. Dès la première fraction de seconde le BIAS est enregistré, ensuite le signal est enregistré proportionnellement à la durée de la pose et la quantité de bruit (DARK) est inversement proportionnelle à la température du capteur, tous les 6 degrés en moins le bruit est divisé par deux. Ce qui veut dire que les longues poses à basse température (valable jusqu’à -25°) permettent d’augmenter le rapport signal/bruit.

11. Température du capteur CCD = -10°

12. Température du capteur CCD = -16°

13. BIAS, DARKS, FLATS : COMMENT LES OBTENIR : • BIAS : Faire des poses au minimum possible, exemple : Avec les CCD Sbig les temps d’acquisition seront de 0,1 sec avec l’obturateur fermé. (25 poses) • DARKS : Faire des poses avec l’obturateur fermé et avec le même temps de pose et la même température que les images prétraitées, le plus simple consiste à se confectionner une bibliothèque de DARKS en fonction des saisons et des temps de poses.(7 à 11 poses)

14. Les FLATS : • C’est la partie la plus difficile à mettre en œuvre, la plus petite erreur sera répercutée sur le traitement final. • Il est recommandé de faire les flats pour chaque nuit, en effet les poussières ont tendance à se déplacer sur les optiques d’une soirée à l’autre, de plus la mise au point (qui risque de modifier la grosseur des poussières) et la position du capteur (rotation donc position des poussières devant l’optique) sont également modifiés. • Plusieurs méthodes d’acquisition des flats sont possibles : Dans tous les cas vous devez obtenir un signal de 35 à 50% de la saturation maximum de votre capteur.

15. Flats réalisés pendant le crépuscule ou l’aube • Il s’agit probablement de la méthode la plus sûre mais vous ne disposez que de peu de temps pour réaliser vos flats, tout au plus quelques minutes où le télescope devra être placé au zénith (position où le ciel est uniforme) monture arrêtée, faites des poses de quelques secondes (de 1 à 5 secondes suivant les filtres) pour obtenir de bons flats. • Il est plus simple de réaliser les flats au petit matin car le capteur CCD et le focus sont correctement ajustés par rapport à l’objet qui a été enregistré.

16. Flats réalisés avec une boite à flat ou un écran • Vous pouvez vous confectionner une boite à flat vous-même, ceci n’est pas très compliqué ou acheter un écran « Adirondack Flat Fielder » que vous pouvez trouver sur le site http://www.astrovid.com . • Le gros avantage de ces outils c’est que vous pouvez les utilisez quand vous voulez, l’inconvénient c’est qu’il faut que la lumière que ces outils diffuse soit la plus uniforme possible pour éviter d’avoir des « gradients ».

17. Boite à flat en position

18. Croquis de la boite à flats

19. Flats réalisés avec un tee-shirt et une lampe de poche • Cette méthode est assez simple à mettre en place mais il va être très difficile d’obtenir une lumière uniforme, le positionnement de la lampe torche est très délicat à mettre en œuvre pour qu’il n’y ai pas de gradient.

20. Masters bias-darks-flats • Une fois que vous avez acquis toutes ces images de BIAS, DARKS et FLAT vous devez les moyenner pour permettre de diminuer le bruit de lecture. • Beaucoup de logiciels permettent de compositer les images brutes et de créer des « masters ». J’utilise « Sigma Bêta 11 » de Ray Gralak pour compositer mes images. • Vous obtenez donc un MASTER BIAS, un MASTER DARK et un MASTER FLAT qui va vous servir pour faire vos prétraitements.

21. prétraitements

22. prétraitements • Vous pouvez voir dans ce schéma que le DARK est soustrait à l’image brute, notre image brute est en une seule opération soustrait en même temps du DARK et du BIAS puisque le DARK était déjà composé lui aussi d’un BIAS à l’origine ! • La deuxième opération consiste à diviser l’image (BRUTE – DARK) par le (FLAT-BIAS), ce qui va rééquilibrer les niveaux ainsi diminués par les poussières et le vignetage. • Vous remarquerez que nous avons soustrait le BIAS au FLAT avant de diviser l’image. Dans certains cas où le BIAS n’est pas très important il n’est pas très nécessaire de faire cette opération (cas de la st10xme et de son capteur Kodak KAF3200me) mais dans d’autres cas (celui du KAF6303e) il sera indispensable de retirer le BIAS au FLAT avant d’aller plus loin dans l’opération de prétraitement.

23. ALIGNEMENT DES IMAGES • Nous nous retrouvons donc avec des images brutes débarrassées de tout bruit de lecture. • Rotation de la CCD en cours de pose • Mauvais suivi • Avant de les compositer il va falloir les aligner les unes aux autres.

24. COMPOSITAGE DES IMAGES • Le compositage consiste à additionner les images, cela permet d’augmenter le signal et de diminuer le bruit (celui-ci étant aléatoire il ne sera pas additionné comme l’est le signal de l’image), les traces éventuelles d’avions ou de satellites, les rayons cosmiques et les pixels chauds vont disparaître. • Différents algorithmes de compositage sont disponibles : addition, moyenne, médiane, sigma clipping. Je n’utilise que le sigma clipping, c’est celui qui me donne les meilleurs résultats.

25. Résumé des actions de prétraitements • Compositer les darks • Compositer les flats • Soustraire les darks aux images brutes • Diviser les flats aux images brutes • Eliminer les pixels chauds et froids • Aligner les images par filtre • Compositer les images par filtre • Aligner les images compositées pour tous les filtres

26. Addition sigma Quelle différence ? : Le bruit bien sûr ! 37 poses de 30 minutes 1 pose de 30 minutes

27. 1 pose brute de 30’ 1 pose prétraitée de 30’ 37 poses sigma de 30’

31. Technique du dithering • A l’heure de l’autoguidage, le bruit du signal d’image et les pixels chauds s’additionnent ! • Bouger chaque image de quelques pixels permet de limiter le bruit de l’image et d’éliminer les pixels chauds.

32. Résultat final : au fond la couleur c’est sympa aussi !

33. conclusion • Ne pas sous estimer le prétraitement • Ne pas rajouter de bruit dans le prétraitement