Lucky imaging и большие экспозиции в одном флаконе

[ArtDen]

Подумалось. При lucky imaging получается огромное количество фотографий, которые надо отфильтровывать от брака и затем складывать. Но ведь это можно делать прямо во время съёмки. Например, получаем каждые 3 секунды картинки с матрицы. Выравниваем все картинки по звёздам, сразу выбрасываем смазанные или размытые картинки (которые определяются автоматически), а каждые 2 минуты складываем все выровненные картинки с сигма-клиппингом (чтобы отбросить метеоры, спутники и космики) и получаем изображение накоплением 2 минуты (или чуть меньше) практически без смазов и влияний турбулентности атмосферы. Экономия места на диске на лицо, да и потом не надо всё это часами складывать в программе ))
Понятно, что шум чтения камеры никто не отменял, но идея заманчивая. Есть уже программы, которые снимают в таком режиме?

[Дмитрий Маколкин]

Есть сложность. Вы никогда не угадаете, как будет меняться сиинг с течением времени. Может так оказаться, что после первых, например, 15-и минут съёмки программа по заложенным Вами алгоритмам начнёт отбрасывать всё, что снято. Процесс накопления остановится.

А так, поснимал ночь, другую, третью, сравнил материал и понял: "А тот отстой снятый в первую ночь - он ещё ничего, потянет!"

А по шуму чтения камеры - ну сделайте шум фона неба подбором экспозиции одиночного кадра раза в 4 больше шума считывания, и всех делов.

[ArtDen]

Есть сложность. Вы никогда не угадаете, как будет меняться сиинг с течением времени. Может так оказаться, что после первых, например, 15-и минут съёмки программа по заложенным Вами алгоритмам начнёт отбрасывать всё, что снято. Процесс накопления остановится.

Так это же наоборот хорошо. Зачем мне распухшие звёзды и низкое разрешение от турбулентности или уехавшего фокуса? Если программа посчитает, что в течении 2-х минут не попалось ни одного кадра с хорошим качеством, туда им и дорога 
Ну и алгоритм выявления плохих снимков очень простой - по FWHM звёзд. Перед съёмкой задал желательный максимум для FWHM, а программа сама уже считает на ходу отбрасывает.

PS: ну и всякие погрешности гидирования тут не страшны. Будет забракован не целый 2-минутный снимок, а только моменты, где гидирование не справляется.

[p.v.]

Есть уже программы, которые снимают в таком режиме?

SharpCap делает Live Stack. Да и другие умеют. Складывать на лету не проблема, даже с секундными выдержками. Только есть одно но. Никакая программа на лету не будет выравнивать снимки. По крайней мере с попиксельной точностью. А без нее нет смысла что-то складывать. В выравнивании присутствует много вычислений, которые требуют времени на обработку. Это задача для полноценного препроцессинга. Так то, при идеальном ведении и небе, при идеальной фокусировке, при непотеющей оптике и в отсутствии засветки, в теории, складывай и пости готовые суммы на форум. Только это так не работает. Это из сказки как Емеля на печи катался.

Например, получаем каждые 3 секунды картинки с матрицы

3 сек это уже не lucky imaging. При такой выдержке разрешением рулит атмосфера. В lucky imaging достигается предельное разрешение телескопа, а атмосфера идет мимо. 1/30 сек и меньше надо.
Что такое сложение без выравнивания https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,140994.msg5455348.html#msg5455348

[ArtDen]

Никакая программа на лету не будет выравнивать снимки.

А что мешает это делать?

По крайней мере с попиксельной точностью. А без нее нет смысла что-то складывать.

Вообще требуется субпиксельная точность.

В выравнивании присутствует много вычислений, которые требуют времени на обработку. Это задача для полноценного препроцессинга.

Выравнивание по звёздам с субпиксельной точностью очень простое, делается очень быстро и вообще в данном случае большей проблемой является шум считывания, о чём я уже упоминал.

3 сек это уже не lucky imaging.

Можно меньше. 3 секунды я привёл для примера.

[p.v.]

Выравнивание по звёздам с субпиксельной точностью очень простое, делается очень быстро и вообще

Поделитесь рецептом, а то я целый год голову ломал https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,122589.msg4739643.html#msg4739643
Сложить в DSS не прокатит https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,122589.msg4727636.html#msg4727636
Что такое субпиксельная точность на растре, если звезда, скажем, выглядит кляксой и занимает 20 px?

[Pilgrim]

Подумалось. При lucky imaging получается огромное количество фотографий, которые надо отфильтровывать от брака и затем складывать. Но ведь это можно делать прямо во время съёмки. Например, получаем каждые 3 секунды картинки с матрицы. Выравниваем все картинки по звёздам, сразу выбрасываем смазанные или размытые картинки (которые определяются автоматически), а каждые 2 минуты складываем все выровненные картинки с сигма-клиппингом (чтобы отбросить метеоры, спутники и космики) и получаем изображение накоплением 2 минуты (или чуть меньше) практически без смазов и влияний турбулентности атмосферы. Экономия места на диске на лицо, да и потом не надо всё это часами складывать в программе ))
Понятно, что шум чтения камеры никто не отменял, но идея заманчивая. Есть уже программы, которые снимают в таком режиме?

Так вы же в точности описали часть функционала программы SharpCap.

Вот мои скромные эксперименты с ней:
https://www.astrobin.com/k69fzy/
https://www.astrobin.com/vjh30z/

Дмитрий дело говорит про критерий отбора. Пока не закончишь всю много-ночную серию/сезон для объекта ты не сможешь точно узнать, где стоило проводить линию отбора чтобы получить оптимальный результат и по разрешению и по шумам. Но в целом когда уже хорошо знаешь инструмент и локальный астроклимат, то можно более-менее угадать.

[ArtDen]

Выравнивание по звёздам с субпиксельной точностью очень простое, делается очень быстро и вообще

Поделитесь рецептом, а то я целый год голову ломал

1. Находятся координаты всех звёзд с субпиксеной точностью
2. По координатам звёзд рассчитывается разница двух изображений - смещение и угол
3. Изображение трансформируется с субпиксельной точностью в соотвествии с этим углом и смещением
Все современные программы так и работают. Именно с субпиксельной точностью.

Что такое субпиксельная точность на растре, если звезда, скажем, выглядит кляксой и занимает 20 px?

Это значит, что координаты объектов и трансформации производятся не с целыми значениями координат, а с дробными. И не важно сколько занимает звезда в пикселях.

[ma][im]

2. По координатам звёзд рассчитывается разница двух изображений - смещение и угол

А как множество звёзд на одной картинке сопоставить с другой, брутфорс?

[Дмитрий Маколкин]

2. По координатам звёзд рассчитывается разница двух изображений - смещение и угол

А как множество звёзд на одной картинке сопоставить с другой, брутфорс?

Задачу можно сильно упростить, если принять, что взаимное смещение двух соседних кадров мало и искать в небольшой окрестности.
Да и не будет вращения на малых временах, только линейное перемещение.

[ma][im]

Задачу можно сильно упростить, если принять, что взаимное смещение двух соседних кадров мало и искать в небольшой окрестности.
Да и не будет вращения на малых временах, только линейное перемещение

Я применительно к своей балалайке снимки могут быть сильно повернуты и смещены в разные ночи (я про лаки и тысячи кадров), Пикс эту задачу здорово решает.. остальные все действия простые, а тут нужна смекалка. Мож генетические алгоритмы

[ArtDen]

2. По координатам звёзд рассчитывается разница двух изображений - смещение и угол

А как множество звёзд на одной картинке сопоставить с другой, брутфорс?

Методов куча. Я использую поиск поиск одинаковых треугольников между звёздами. Работает очень быстро. Сложностьь - N log N от количества треугольников.
В моей программе отрабатывает за миллисекунды. Как это делается в других программах - не знаю. Возможно так же.

[ma][im]

Сложностьь - N log N от количества треугольников.

Неплохо, и инвариант к любому повороту? А ссыл есть на статьи по теме?

[p.v.]

Мои снимки часто ездят относительно друг друга на 1/2 кадра и повернуты на градусы. Все в движении от кадра к кадру. Основная проблема в хронически неточно выставленной полярке. Ну и серии могут сниматься годами. Поворот камеры, разные масштабы и пр.
В общем рецепты топикстартера понятны. Можно идти спать, революции не случилось.
Могу выложить типичную серию из fits для повозиться. Скажем, 50-100 кадров c 178M.
Результаты можно будет сравнить с моими. Например, эту https://deepskyhosting.com/TWweAPx

[ArtDen]

Сложностьь - N log N от количества треугольников.

Неплохо, и инвариант к любому повороту? А ссыл есть на статьи по теме?

Да, кадры можно поворачивать, а так же смещать, в том числе и сильно. Ссылок нету, сделал первое что пришло в голову.
Код очень простой: 1) бинарным поиском ищем треугольники, общая длина которых отличается на небольшую величину от искомого треугольника (2-3 пикселя), 2) в найденных треугольниках (а их получается всего несколько штук) выбираем тот, у которого длины отдельных сторон ближе всего к искомому треугольнику. Это и есть искомый треугольник.
Алгоритм может найти неправильный треугольник, но так как их будет десятки тысяч, то такие треугольники легко отсеять при расчёте угла и смещения, т.к. их угол и смещение будет очень сильно выбиваться из общей картины.

[ma][im]

Основная проблема в хронически неточно выставленной полярке.

А у некоторых основная проблема азимутальная монти

[ArtDen]

Что-то обсуждение пошло не в ту сторону. Выравнивание по звёздам налету - это вообще не проблема.
Меня интересует насколько этот подход широко используется, какие у него недостатки и есть ли готовый софт )

[p.v.]

Софт есть. Нет компьютеров, умеющих решать такие задачи мгновенно.

Выравнивание по звёздам налету - это вообще не проблема.

Откуда инфа? Еще раз задаю простой вопрос.
Описанный алгоритм используется и в моей программе. Выбираются реперные звезды на эталоне, на целевом снимке строятся цепочки звезд и для каждой звезды в цепочке ищутся связи с остальными звездами. Неподходящие под эталон вектора выбрасываются. В итоге находим два совпадающих треугольника, имеющих общую сторону, т.е. четырехугольник, двигаем и крутим его на офсеты и угол до совмещения с эталоном. Этот поиск может занимать минуты и никак не является константой. Для уверенного распознавания достаточно 10-50 звезд. Но в реальности их сотни и тысячи (на больших снимках)

[ma][im]

Меня интересует насколько этот подход широко используется, какие у него недостатки и есть ли готовый софт )

Шарпкап примитивно умеет лаки складывать в реальном времени, Но это далеко от идеала. Куда лучше записать ser и потом сложить в пиксе

[ArtDen]

Меня интересует насколько этот подход широко используется, какие у него недостатки и есть ли готовый софт )

Шарпкап примитивно умеет лаки складывать в реальном времени, Но это далеко от идеала. Куда лучше записать ser и потом сложить в пиксе

Да, шарпкап тут уже упоминали. Если под это написан софт, значит подход вполне неплохой )