Siril: procesado de imágenes de planetaria

Trabajar con  planetas, Sol y Luna difiere al de objetos de espacio profundo, tanto en la técnica de captura como en la de procesado.

Estos últimos son objetos muy distantes y normalmente tenues que exigen exposiciones largas y apilado de imágenes incluso de varias sesiones.

En el caso de planetaria -incluyendo Sol y Luna- son objetos 'cercanos' y brillantes -exceptuando los planetas más alejados, claro- y con la apertura y focal suficiente, podemos verlos no como un punto sino como un disco, llegando a ver incluso detalles de su superficie.

Aunque la captura de imágenes de planetaria requiere un post específico, el principal problema que nos encontramos es con las turbulencias atmosféricas, y no las de superficie, sino las ocurridas a gran altura. Estas provocan que las imágenes se distorsionen, algo parecido a lo que ocurre cuando miramos en pleno verano una carretera y objetos distantes. Estos parecen distorsionados y es por la densidad del aire.

Para evitar en mayor medida este problema, el enfoque es diferente a cuando queremos capturar objetos del espacio profundo y consiste en tomar muchas imágenes de exposición corta -el objeto es suficientemente brillante-. Y cuando hablo de muchas, me refiero a decenas o centenares  por segundo.

Es decir, en lugar de foto, lo que hacemos estamos capturando es un vídeo!!!

Siril permite trabajar con estos vídeos para descomponerlos en imágenes, registrarlas, apilarlas y procesarlas.

Preparación entorno 

Creamos carpeta process dentro de la carpeta donde tengamos el vídeo

En Siril configuramos la carpeta de trabajo para que sea la que acabamos de crear

Conversión

Siril soporta diferentes formatos de vídeo como AVI, MP4, pero el estándar en equipos de astrofotografía es SER.

Pestaña de conversión: 

• Pulsamos en botón + y seleccionamos el archivo de vídeo a procesar
• Ponemos el nombre de secuencia deseado
• Indicamos el tipo de secuencia como SERI
• Marcamos la opción Debayer
• Pulsamos Convert

Este proceso puede tardar varios minutos dependiendo del tamaño del archivo y la velocidad de nuestro equipo.

Podemos ver el progreso de la conversión en la barra de progreso inferior así como el detalle en la pestaña de log:

Al finalizar se mostrará el primer fotograma del vídeo en la pantalla.

Para ver y navegar por los fotogramas convertidos podemos ir a la pestaña de Secuencia y después pulsar Abrir lista de imágenes o directamente pulsar en el botón de la esquina inferior derecha de la pantalla.
En ambos casos se abrirá la siguiente ventana:

Esta lista es cada uno de los fotogramas en los que ha descompuesto el vídeo. El total lo tenemos en la parte inferior derecha -en el ejemplo 936-

Si hacemos clic en una fila, se mostrará en la ventana de la izquierda el fotograma correspondiente

En esa lista, además de la numeración y el nombre del fotograma, tenemos las columnas X, Y y FWHM
Ahora no tienen valores válidos porque todavía no se ha realizado ningún registro.

Por defecto la imagen que toma Siril como referencia es la primera y una vez se han registrado, X, Y indicarán la desviación en ambos ejes comparado con la imagen de referencia.
Por su parte FWHM -Full Width at Half Maximum o anchura a media altura- es una medida utilizada para caracterizar el diámetro de una estrella. Representa la distancia entre los dos puntos de la curva donde la intensidad es la mitad del valor máximo.

Por último, la columna Sel permite seleccionar las imágenes que queremos registrar y procesar. Por defecto están todas marcadas, pero como veremos a continuación, podemos eliminar imágenes que queramos descartar.

En la parte superior de la lista tenemos el menú de acciones posibles

De izquierda a derecha:

• Selector de canal a visualizar: podemos elegir qué color -si la imagen es RGB- que remos usar para mostrar en el visor
• Deseleccionar todas las imágenes: si solo queremos registrar algunas pocas imágenes, podemos deseleccionar todas y seleccionar de forma manual las que queramos
• Seleccionar todas: marca todas las imágenes para ser registradas.
• Conmuta la selección: si está marcada la desmarca y al revés
• Activa desactiva marco de desplazamiento: una vez registradas las imágenes, se mostraría un marco con la imagen desplazada con respecto a la indicada como referencia
• Imagen de referencia: si pulsamos esta opción, la imagen que estuviera seleccionada en ese momento se convierte en imagen de referencia.
• Buscador: podemos indicar el nombre o parte de él para filtrar los resultados

Registro

Una vez hemos seleccionado las imágenes que queremos procesar y elegido la que creemos que es la de referencia, pasamos a la pestaña de Registro, ya que en este caso no hay de calibración.

Para planetaria tenemos dos métodos de registro:

• Image Pattern  Alignment: disco completo
• Kombat: para superficie o disco completo

Aunque Kombat sirve también para disco completo, tengo mejores resultados al registrarlos usando el primer método. Sirve también para las fases crecientes o decrecientes de Luna o Venus.

Si por el contrario el zoom es tan elevado que apenas hay disco, será necesario utilizar Kombat.

En ambos casos, lo primero que deberemos hacer es seleccionar la zona en la que se encuentra el objeto a registrar.

Para ello:

• Primero seleccionamos la imagen de referencia
• A continuación pulsamos en una esquina del disco y sin soltar, arrastramos el ratón hasta el extremo opuesto de forma que el cuadrado/rectángulo cubra la totalidad de la zona/disco a registrar. Una vez dibujado el rectángulo, podemos modificar cualquiera de sus lados hasta cubrir la zona deseada.
  
  
  
  
• A continuación seleccionamos el canal RGB que usaremos para alinear (por defecto verde)
• En caso de usar el método Kombat, podremos ajustar el tamaño de la región de alineamiento
  Si la grabación es larga y/o el seguimiento no es muy bueno, es más que probable que la imagen se vaya moviendo a lo largo de la secuencia y este ajuste permite definir un offset que usará Siril para ajustar y centrar todas las imágenes.
  
  
  
  
  
• En Selección de imágenes podemos decidir si registramos todas o solo las que hubiéramos seleccionado en los pasos anteriores.
• Por último pulsamos en el botón Registrar. El tiempo de procesado dependerá del número de imágenes, contenido y procesador que tengamos.
  En la barra inferior veremos el progreso y en el log tenemos el detalle del proceso que realiza Siril

Análisis gráfico (Plot)

Al acabar, no solo se habrán registrado las imágenes sino que Siril también las habrá categorizado otorgándoles un valor que define la calidad de la imagen.

En la pestaña de Plot podremos ver esa clasificación de forma gráfica:

Siendo el eje horizontal el número de imagen en la secuencia y el eje vertical la calidad de cada imagen.

Con el botón derecho del ratón podemos desmarcar directamente una imagen o mostrarla en la vista. También, si tenemos abierta la lista de imágenes, se nos desplazará a su posición pudiéndola marcar/desmarcar o designar como imagen de referencia.

Aunque es posible usar el ratón para seleccionar un grupo de imágenes y descartarlas, esto se puede hacer mucho más fácil desde la vista de apilado.

Apilado (Stacking)

En esta fase se apilarán las imágenes seleccionadas en el paso anterior utilizando alguno de los métodos disponibles.

El más sencillo rápido y eficaz para planetaria es el Sum stacking, aunque se pueden probar otros métodos para comparar resultados

En la parte inferior del diálogo tenemos la opción de filtrar o rechazar imágenes según un criterio.
Si desplegamos el combo de Image rejection veremos que tenemos a nuestro alcance varias opciones.
En nuestro caso el más práctico es filtrar por calidad y decrementar el valor al 70-80% Esto quiere decir que solo cogerá el 70-80% de las mejores imágenes, descartando el resto.
A medida que ajustemos ese % nos actualizará el valor de las imágenes que procesará: Stacking XXX of the 936 of the sequence.
Opcionalmente podemos forzar a que el archivo resultante tenga formato de 32 bits.

Sin os apareciera un mensaje así durante el proceso, quiere decir que la imagen que hemos seleccionada como referencia NO está dentro de las que se van a registrar por lo que, o definimos el criterio de filtrado, o seleccionamos otra que no esté filtrada.

22:30:31: Saving FITS: file moon_example_stacked.fit, 3 layer(s), 1816x1818 pixels, 32 bits

22:30:31: The reference image is not in the selected set of images. To avoid issues, please change it or change the filtering parameters.

22:30:31: Using image 2 as temporary reference image

22:35:39: This operation will use registration data of layer 1

22:35:39: Processing images of the sequence with a quality higher or equal than 0.459402 (703)

22:35:39: Stacking result will be stored as a 32-bit image

22:35:39: Sum stacking: with the current memory and thread limits, up to 8 thread(s) can be used

22:35:39: Sum stacking: processing...

22:36:02: Sequence processing succeeded.

22:36:02: Execution time: 22.83 s

22:36:03: Integration of 703 images on 936 of the sequence:

22:36:03: Pixel combination ......... normalized sum

22:36:03: Input normalization ....... none

22:36:03: Output normalization ...... disabled

22:36:03: Pixel rejection ........... none

22:36:03: Image weighting ........... disabled

22:36:03: RGB equalization .......... disabled

22:36:03: Background noise value (channel: #0): 189.109 (2.886e-03)

22:36:03: Background noise value (channel: #1): 159.644 (2.436e-03)

22:36:03: Background noise value (channel: #2): 88.801 (1.355e-03)

22:36:03: Saving FITS: file moon_example_stacked.fit, 3 layer(s), 1816x1818 pixels, 32 bits

Al finalizar el proceso tendremos la imagen apilada con todas las imágenes que hubiéramos seleccionado.

El tiempo de procesado dependerá del tipo de imagen, número de imágenes y la potencia de nuestro equipo.

En la parte superior de la pantalla tendremos el nombre del fichero generado automáticamente

Procesado

El principal problema con el que nos encontramos en planetaria, y que ya apunté al inicio del post, son las turbulencias.

Ahora tenemos cientos de imágenes perfectamente alineadas y apiladas, pero debido a las turbulencias atmosféricas, en la misma imagen hay zonas que se ven nítidas y otras borrosas, por lo que es necesario utilizar herramientas que permitan descartar el ruido de las zonas que no queremos.

A diferencia de como puede ocurrir en imágenes de cielo profundo, el procesado en planetaria es relativamente sencillo y Siril ofrece las herramientas necesarias sin necesidad de utilizar scripts ni aplicaciones extras. Los pasos básicos son:

• Calibración de color
• Filtro de eliminación de ruido

Calibración de color

Si hemos utilizado el método de apilado Sum stacking es muy probable que el color de la imagen haya adquirido un tono ligeramente verdoso -los sensores de cámaras de color suelen tener el patrón Bayern RGGB-

Si hemos usado otro método como el Apilado con rechazo, una de las opciones que ofrece es la calibración RGB que nos ahorraría este paso.

Podemos utilizar dos herramientas para eliminarlo. La primera solo elimina el 'exceso' de verde, mientras que la segunda calibra la imagen en general.

Sustracción canal verde

Desde el menú de Procesado de imagen seleccionamos Eliminar ruido verde. Esto nos desplegará un diálogo como el siguiente:

Podemos ajustar el nivel de reducción y el método de protección.
Cuando pulsemos Aplicar, se aplicarán los cambios a la imagen. En nuestro ejemplo nos queda así.

Como puede apreciarse, la tonalidad es completamente diferente, aunque no tan natural como esperaríamos.

Podemos volver a la imagen original pulsando en el botón Deshacer en la barra superior.

Calibración de color

El método que normalmente se utiliza es la calibración completa de la imagen. Para ello, dentro de Procesado de imagen seleccionamos Calibración del color y luego la única opción habilitada: Calibración de color

El diálogo que se nos abre tiene muchas más opciones que el anterior y básicamente se trata de indicar al filtro una zona de fondo oscura de referencia y después una blanca.

En primer lugar seleccionaremos con el ratón un área lo más oscura posible. En caso de tener el disco, seleccionamos un recuadro fuera de él -como se aprecia en la imagen- y después pulsamos en Usar la selección actual. Esto rellenará automáticamente los valores de Área seleccionada

Pulsamos en Neutralización de fondo y pasamos a indicar la referencia de blanco.

Podemos hacerlo de forma manual o con un método similar al de referencia de fondo.
En este último caso, seleccionamos una zona del disco donde existan diferentes tonos y seguidamente pulsamos en Usar la selección actual pero el botón inferior

Por último pusamos en Aplicar y obtendremos la imagen calibrada

Este color ya es más natural por lo que podemos pasar al segundo punto del procesado.

Filtro de eliminación de ruido

Si hacemos zoom -con la rueda del ratón para ver con más detalle una zona, veremos que no tenemos mucha nitidez en la imagen

Esto es el resultado de apilar numerosas imágenes con turbulencias, por lo que debemos usar alguna forma de filtrar el  ruido.

Existen numerosas herramientas para hacerlo, tanto de forma nativa, como usando scripts.

En este post comentaré dos formas de hacerlo, siendo ambas complementarias

Transformación Wavelets

Básicamente est filtro descompone la imagen en canales y podemos ecualizar cada uno de ellos para aumentar su peso en la imagen o disminuirlo.

Este filtro lo tenemos en Procesado de imagen > Filtros > Transformación Wavelets y al abrirlo se nos mostrará un diálogo como este:

El tipo de procesado preferido es BSpline aunque también tenemos uno lineal y también podemos elegir el número de capas.

Los valores por defecto son los ideales, aunque podemos jugar con ellos para probar combinaciones y comparar resultados.

Si pulsamos en Aplicar veremos que se habilitarán cada uno de los sliders de cada capa.
Normalmente las capas 1 y 2 concentran los detalles, mientras que las 5 y 6 contienen los componentes de brillo.

Cualquier modificación que hagamos se verá reflejada en la imagen inmediatamente.

Podemos jugar ajustando cada control o usando los botones + y - o introduciendo el valor numérico directamente. 

En la parte inferior tenemos un control que podemos marcar y desmarcar para previsualizar cómo quedaría la imagen. Esto nos ayuda de forma rápida a comparar con el original.

Cuando estemos contentos con el resultado, pulsaremos Aplicar para trasladarlo a la imagen

En este caso, la combinación que mejor resultado me dio fue esta:

Y este es el resultado:

El cambio es sorprendente!!!

Deconvolución

Otra forma de filtrar el ruido es usar un proceso de deconvolución. Muchos scripts utilizan esta aproximación, pero Siril también ofrece esta herramienta de forma nativa.

Normalmente se usa en estrellas, pero seleccionando el Filtro Wiener o Split Bregman, podemos aplicarlo a planetaria.

Para abrirla, desde Procesado de imagen > Filtros > Deconvolución 

Para planetaria marcaremos Deconvolución a ciegas y más abajo, en Deconvolución no a ciegas marcaremos  Filtro Wiener o  Método Split Bregman y seguidamente pulsaremos en Aplicar.
A diferencia a como ocurre en el método Wavelet, el proceso no es inmediato y tampoco podemos esperar un resultado como en Wavelets.
De hecho se suele utilizar como complemento de este, primero se realiza el filro Wavelets y seguidamente la deconvolución.

Podemos aplicar otros filtros en formato script como el Sharpening de  Cosmic Clarity o el Deconvolution de objetos de GraXpert, pero estos se analizarán con detalle en otros posts.

Aquí os dejo algunos resultados usando las técnicas recomendadas en este post sobre otros objetos