Etalonnage des images brutes – principe

Pourquoi étalonner ses images brutes?

Le capteur CCD ou CMOS est bruyant; l’optique est bruyante; le ciel est bruyant. L’objectif est de réduire l’impact de ces différents bruits sur les images enregistrées par la caméra à l’aide de procédures reproductibles.

Attention! on parle bien de réduire et non pas de supprimer le bruit: on ne peut jamais totalement supprimer le bruit d’une image car, dès lors que l’on reçoit un signal, on reçoit également du bruit rattaché à ce signal, quel que soit le système d’acquisition. Cela concerne la lumière, mais aussi le son, les signaux électromagnétiques… bref, tout ce qui se trouve dans la nature. Comprendre la notion de bruit comme “l’incertitude de mesure d’un signal”.

Il existe une documentation pléthorique sur le web à propos de ces concepts, aussi restons ici simple et pragmatique.

Il peut être utile de retenir que l’intensité du bruit varie comme la racine carrée de l’intensité du signal dans le cas qui nous occupe (loi de Poisson).

Les BIAS

Ils servent à s’assurer que le niveau “zéro” (0) est le même pour tous les pixels d’une image, pour un capteur donné. En effet, certains photosites d’un capteur ne répondent jamais “0” même quand ils n’ont reçu aucune lumière. Cela permet de tous les “aligner” pour obtenir des mesures cohérentes.

Les DARKS

Ils permettent de compenser les défauts de réponse du capteur à une température et un temps de pose donnés. Certains pixels répondent toujours “1” (pixel chaud), d’autres toujours “0” (pixel mort) et les autres une valeur décimale comprise entre 0 et 1 en fonction de leur illumination totale sur le temps de pose choisi (donc en fonction du nombre de photons reçus pendant le temps de pose).

Les DARKS permettent d’isoler ces pixels déviants et d’assurer une réponse linéaire (proportionnelle) de l’illumination reçue sur l’ensemble de l’image.

Les FLATS

Ils permettent de compenser les défauts du train optique: tâches sur l’objectif ou le miroir, poussières sur le capteur, vignettage…

Les FLATS doivent réalisés dans exactement les mêmes conditions que les images brutes, notamment pour éviter l’erreur de retirer une tâche due à une. poussière à un endroit qui n’est plus le même, parce que, par exemple, on aura fait tourner la caméra dans le porte-oculaire entre-temps…

Les LIGHTS (images brutes)

Ce sont les images de l’objet cible, prises par la caméra CCD ou CMOS, à une température donnée avec un train optique déterminé et des temps de pose déterminés.

Les LIGHTS doivent donc être calibrées en tenant compte de tous les défauts discutés ci-dessus en faisant un pré-traitement permettant d’obtenir des images cohérentes.

Etalonnage des LIGHTS

La procédure est résumée dans le diagramme Fig. 1 (cliquer pour l’agrandir).

1. on créée les MASTER BIAS, puis MASTER DARKS et MASTER FLATS
2. on soustrait le MASTER DARK de chaque LIGHT
3. on divise chaque LIGHT par le MASTER FLAT

Le résultat est un ensemble de LIGHTS étalonnés, que l’on moyenne pour obtenir un “MASTER LIGHT” par filtre utilisé lors de la capture.

NOTE: on l’aura compris: il faut un MASTER FLAT pour chaque filtre. Par exemple, pour une séance de capture d’images avec les filtres R, G et B, on aura besoin de 3 MASTER FLATS R, G et B. Ce qui nous donnera 3 MASTER LIGHTS, un par filtre R, G et B.

 

Comment faire avec PixInsight?

La méthode la plus simple, probablement mise en œuvre par 99% des utilisateurs, et qui donne d’excellents résultats, est le script “WBPP” (Weigthed Batch Pre-Processing).

Il faut lui fournir en paramètres les fichiers à traiter:

• les bias ou le MASTER bias
• les darks ou le MASTER dark
• les flats ou le(s) MASTER flat(s) – par canal
• les lights – par canal

Une fois l’ensemble des paramètres d’étalonnage ajustés, le script fournit un diagnostic (à lire impérativement!) puis automatise la création de tous les masters et produit les master lights finals.

(Voir Fig. 2 ci-contre).

Plus le nombre d’images à traiter est important, plus le script prend du temps à s’exécuter et consomme de l’espace disque. Toutes les étapes depuis l’étalonnage jusqu’à l’empilement de chaque canal de couleur engendrent des fichiers dans des répertoires spécifiques, et on se retrouve souvent avec des centaines de fichiers intermédiaire, que l’on peut supprimer une fois que le résultat final est jugé satisfaisant. Une machine puissante est donc recommandée (euphémisme): la vitesse du processur, des accès au SSD et surtout la quantité de RAM disponible sont les facteurs principaux: plus, c’est mieux.