一种在线性状态下保留白平衡的星系图宽窄带混合方法

一种在线性状态下保留白平衡的星系图宽窄带混合方法

      别看文章题目那么长,简单来说就是提供一种给星系线性加小红花的方法。相比于传统的拉伸非线性后添加的方式,这种方法的优势在于基本上对于小红花以外区域的白平衡是无损的。该方法适用各版PixInsight,不确定是否适用PS或者Siril。

      话不多说,我们开始。拿我最近处理的M31的素材作为示范(感谢@零乱沁提供的R通道和Ha通道,我在石林拍了M31三次,居然能阴差阳错没有拍下一张R,我对我自己是服气的)。

图1.叠加好的Ha和合成的RGB对比。

      我们需要的是一张RGB线性合成的底图,一张Ha,一张L。我们首先处理Ha混RGB。这里可以看到,Ha图中有明显的小红花结构(图1,红箭头)。随后,我们首先对Ha和RGB分别都进行DBE使背景变平(图2)。这里取点的时候尽量Ha和RGB的取点位置互相对应。图中设置的DBE参数通常比较好用,可供参考。

图2.对Ha和RGB分别进行DBE,以及DBE参数参考。

     

      DBE好了之后,STF拉伸一下看看效果(图3),M31整体看起来有些偏紫,不过先不管它,后面混好了Ha再做色彩校准。现在,我们先用Channel Extraction拉出R通道和B通道(图4)。

图3.DBE后的RGB和Ha。

图4.拉出R通道和B通道,G通道不需要。

我们先处理R通道。放大观察R和Ha,可以看到Ha通道由于窄带的关系,信噪比是比R差的(图5),我们需要针对Ha通道做一个降噪。NXT或者MMT,TGVDenoise,哪个方便用哪个,试一试参数使噪声水平差不多匹配R通道(图6)。’

图5.放大看局部,Ha通道比R通道明显更噪。

图6.用NXT进行降噪匹配两者噪声水平。

      下面进行linear fit,这是这个方法的精髓(图7)。由于星系整体上是非常均匀的光谱,所以Ha带除了Ha信号之外的信号和R通道的宽带信号基本上是成比例匹配的。因此做linear fit后,Ha通道除了小红花之外的地方基本上和R通道亮度都是接近一一对应。可以通过pixelmath,用公式Ha-RGB检查一下(图8),可以看到这个方式能很好地提取纯Ha(图9)。

图7.以RGB-R通道作为参照,对Ha通道进行linear fit。

图8.局部放大,利用图中公式检验纯Ha。

图9.可以看到纯Ha被很好地获得了。

      接下来,我们只需要做一个max取值,使用公式max (RGB_R, Ha),把小红花添加到R通道(图10,11)。这样R通道就处理完了。

图10.使用图中公式将Ha加入R。


图11.加入Ha前后效果对比。

      接下来我们处理B通道。首先采用一样的步骤,做linear fit,做完后用Ha-RGB_B检查一下纯Ha提取是否有问题,然后采用max取值将Ha混入B通道(图12-14)。之所以要混B通道,是因为氢的主要发射谱线中还有个蓝色的Hb,其亮度几乎和Ha总是成0.2的比例,因此通常可以直接用Ha信号推算出Hb信号。由于Ha:Hb=1:0.2,所以加好Ha后,将混Ha的B通道以0.2的比例混入原始B通道(图15)。如果不喜欢偏粉的红花,喜欢纯正大红色的感觉,这步可以不做。

图12.以RGB_B为参照对Ha做linear fit。

图13.检查纯Ha的提取是否有问题。

图14.采用max公式将Ha混入B通道。

图15.将混Ha的B通道以0.2的比例混入原来的B通道。

      混入了Ha信号的R和B通道,在对应区域会比原来亮。因此如果L通道保持不变,这些区域的明度和色彩信息会对不上导致异常的色彩过饱和,看起来会让人觉得不自然。因此,我们需要对L通道也加入Ha信号。利用相同的方法,把Ha加入到L通道中。混入Ha的L,以0.4的比例混入原始的L通道(图16,如果没有在B通道加Ha,那么混合比例改为0.33)。

图16.将Ha混入L后,以0.4的比例混入原始L通道。

      以上操作都做完后,L通道可以先放着不管,将混入Ha的R通道和B通道通过Channel Combination加回到原始RGB图替换原来的R和B(图17)。可以看到背景比原来红了一些,这是max添加导致背景亮度增加的效果,以下做完白平衡后不影响。

图17.将原图的R通道和B通道替换为混入Ha后的对应通道。

      混入Ha之后的RGB图采用通常的方式进行色彩校准。我因为没有下载SPCC的资料库,所以采用了PCC,效果差不多(图18)。

图18.在script里面通过image solver解析图像后,用Photometric Color Calibration对色彩进行校准,图中参数可供参考,白平衡参照选择对应的星系类型。

      做完白平衡之后,检查整张图像以及局部,可以看到除了加入了小红花的信息之外,对于整体或者局部的白平衡没有明显影响(图19,20)。

图19.做完白平衡后的混HaRGB和原始RGB的对比。

图20.混HaRGB和原始RGB的局部对比。

      混合完Ha之后,后续的处理直接按照LRGB的星系图处理流程即可。

      欢迎各位大佬就该方法的的指正,交流与改良。

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