Astrofotografie :: Flatfield-Abzug

 
Ein unebner Hintergrund ist eins der größten Probleme bei tiefer belichteten Astrofotografien. Dieser Beitrag beschreibt detailliert die Ursachen und die Beseitigung dieses Problems.

Flatfield-Abzug

Inhaltsverzeichnis:

  1. Der unebne Hintergrund, Ursachen
  2. Flatfield-Aufnahmen
  3. Flatfield-Abzug

Die frisch gewonnene Astrofotografie entpuppt sich meist schon nach der ersten zaghaften Gammakorrektur für den unvorbereiteten Fotografen als derber Flop. Hat man doch auf Grund der langen Belichtungszeit feinste Details in den Spiralarmen einer Galaxie erwartet, so zeigt sich in der gewonnenen Aufnahme eine wahre Hügellandschaft als Hintergrund die diese feinen Details hoffnungslos verschluckt. Grund ist der unebne Hintergrund, der meist durch eine mehr oder weniger ausgeprägte Vignettierung verursacht wird. Aber auch "regionale" Unterschiede in der Empfindlichkeit der Pixel auf dem Kamerachip tun ihr übriges hinzu, das Sichtbarwerden dieser feinen Details möglichst schwierig zu gestalten. Doch wie kann man diesem häufigen Problem möglichst wirkungsvoll begegnen? Die folgenden Abschnitte dieses Beitrags soll dem Astrofotografen eine möglichst effektive Lösung in die Hand geben.

 

Der unebne Hintergrund, Ursachen

Schon der Blick mit dem freien Auge auf unseren Nachthimmel zeigt neben hellen Sternen auch einen mehr oder weniger aufgehellten Hintergrund, der besonders in Stadtnähe Sterne bis 4 Magnituden völlig verschluckt. Hinzu kommt, daß eine Astrokamera bei einer Belichtungszeit von nur einer Minute rund 100-mal so empfindlich ist wie das menschliche Auge und diesen aufgehellten Himmel nochmals weit heller darstellt. Daß dieser helle Bildhintergrund auch noch ganz kräftig rauscht, sei hier nur am Rande erwähnt.

Leider ist die Helligkeitsverteilung auf dem Chip niemals völlig gleichmäßig, wie die folgende Abbildung zeigt:

 
NGC 3521 Rohbild NGC 3521 Rohbild mit unebnen Hintergrund

Deutlich zu erkennen ist die ungleichmäßige Aufhellung in der Bildmitte, die einiges an Kontrast kostet.

Hauptursache ist eine Vignettierung, verursacht etwa durch einen Reducer im Strahlengang, besonders dann, wenn sich dahinter noch Verengungen befinden, z.B. Farbfilter. Auch ein zu weit in den Strahlengang hineinragendes Ablenkprisma eines OAG kann für eine einseitige Abschattung sorgen. Des weiteren können noch Schmutzpartikel oder eine beginnende Betauung auf dem Kamerachip für lokale Unebenheiten sorgen.
 

 

Flatfield-Aufnahmen

Was wir also brauchen, sind genau diese Unebenheiten, jedoch ohne irgendwelche Bildinhalte. Die genaueste Methode besteht darin, das Teleskop vor und nach der eigentlichen Aufnahme maximal 1° vom Objekt wegzufahren und das Sternfeld dort mit der selben Belichtungszeit und dem selben Filter aufzunehmen. Jeweils 4 Aufnahmen genügen völlig. In der Bildverarbeitung müssen die Sterne dann herausretouchiert werden.
 
Flatfield-Aufnahme Flatfield-Aufnahme

Ergebnis ist die links gezeigte praktisch rauschfreie Flatfield-Aufnahme (Histogramm gedehnt!), die vor dem Abzug noch um den konstanten Faktor der Anzahl der Additionen (in unserem Beispiel 8) dividiert werden muß.

Dieses Flat kann dann von jeder Aufnahme vor dem Ausrichten und Aufaddieren abgezogen werden, wobei noch zu überprüfen ist, ob eine Subtraktion oder eine Division ein besseres Resultat bringt.

Ganz wichtig ist noch das möglichst vollständige Entfernen des Rauschens, das wir ja nicht als zusätzliches Rauschsignal in die Aufnahme einbringen wollen. Hierfür wendet man am besten nacheinander folgende Filter an: Medianfilter, Rauschfilter und Waveletfilter.

 
 

Flatfield-Abzug

Nun kann der eigentliche Abzug vorgenommen werden. Wie schon erwähnt, von jedem Einzelbild vor einer jeden Weiterverarbeitung.
 
Geebnetes Bild Geebnetes Bild

Die Auswirkungen sind extrem, denn nun kann das Bild weiterverarbeitet werden um den Kontrast entscheidend zu verbessern. Gängige Methoden sind DDP und / oder die Unscharfe Maske. Auch die Gammakorrektur kann jetzt endlich greifen, wobei feinste Details sichtbar werden, die sonst völlig in den Unebenheiten versinken.

Besonders deutlich wird der Unterschied, wenn man das geebnete Bild direkt mit den Rohbild blinkt. Dazu einfach mit der Maus über das Bild fahren.
 

 
Eine weitere Verbesserung kann dann noch der Einsatz des Filters "Variables Ebnen" in Fitswork bringen.
 
Geebnetes Bild, verbessert Geebnetes Bild, verbessert

Dieser feine Filter funktioniert besonders gut bei kleinflächigen DSO. Hier kommt man oft auch ohne Flatfieldaufnahmen aus.

Den kleinen Unterschied erkennt man besser wenn man hier wieder direkt mit dem geebneten Bild aus dem letzten Absatz vergleicht. Dazu wieder mit der Maus über das Bild fahren.
 

 
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