Astrofotografie :: Filtern - Wavelet

 
Der Wavelet-Filter in FitsWork ist ein sehr effizientes Werkzeug, mit dem fast ohne Schärfeverlust das Rauschen beseitigen läßt.

Filtern - Wavelet

Die besondere Stärke des Wavelet-Filters beruht auf der Tatsache, daß diese Filterung auf 4 getrennte Frequenzbereiche ("Layer") wirkt und in diesen in seiner Stärke unabhängig voneinander einstellbar ist. Ebenso verhält es sich bei der Detailverstärkung, die vom Prinzip her auf einem Hochpaßfilter (Verstärkung der Helligkeitsänderung von einem Pixel zum nächsten) beruht.

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Der Wavelet-Filter ist jedoch nicht als "Wundermittelchen" gegen verrauschte, unscharfe Aufnahmen aller Art anzusehen. Insbesondere bei DeepSky ist sein Einsatz - wenn überhaupt - nur mit äußester Vorsicht zu genießen, wie im folgenden ausführlich gezeigt werden soll:

 
M15Am Beispiel dieser leicht verrauschten Aufnahme des M15 kann die Wirkungsweise des Wavelet-Filters besonders anschaulich demonstriert werden.
 
 
Filterung zu stark
Wavelet-Dialog
Filterung zu stark

Unvorsichtigerweise "drehen" wir mal den Rauschfilter ordentlich auf. Die fatale Wirkung sehen wir im rechten Bild: Der Rauschfilter hat hier ganze Arbeit geleistet und nicht nur das "echte" Rauschen gründlich beseitigt, sondern hat auch die meisten schwächeren Sterne als Rauschsignal erkannt und diese gleich mit "entsorgt".
 
 
Schärfung "Layer1"
Schärfung Layer1
Schärfung Layer1 - Wirkung

Also reduzieren wir die Wirkung des Rauschfilters und probieren mal die Detailverstärkung "Layer1" aus. Diese wirkt nur auf hohe Frequenzen, was man auch im Bild rechts gut sehen kann: Alle feinen Strukturen werden verstärkt, dummerweise auch ein noch vorhandenes Restrauschen mit ähnlich feiner Körnung. Bei einer derart hoch eingestellten Detailverstärkung werden die Sterne leicht überschärft und bekommen dunkle Höfe. Insgesamt wirkt das Bild nicht mehr natürlich, es ist "überbearbeitet".
 
 
Schärfung "Layer2"
Schärfung Layer2
Schärfung Layer2 - Wirkung

Nun testen wir "Layer2", die nächst niedrigere Frequenz. Die Schärfung wird nun grober, kräftiger, noch unnatürlicher. Dunkle Höfe um die hellen Sterne sind nun deutlich zu sehen.
 
 
Schärfung "Layer3"
Schärfung Layer3
Schärfung Layer3 - Wirkung

Also probieren wir mal "Layer3" aus, die nächst niedrigere Frequenz. Die Schärfung wird nun noch grober, noch kräftiger, noch unnatürlicher. Dunkle Höfe um die hellen Sterne sind nun nicht mehr zu übersehen. Insgesamt verliert das Bild bereits kräftig an Detail.
 
 
Schärfung "Layer4"
Schärfung Layer4
Schärfung Layer4 - Wirkung

Auch wenn wir schon ahnen, wie es weitergeht - verstärken wir die Details in "Layer4", die niedrigste Frequenz. Die Schärfung wird nun extrem grob, das Bild verliert derart viel Detail, daß man schon etwas raten muß, was es nun darstellen soll.
 
 

Bei reich "bestückten" Sternfeldern - Kugelhaufen stellen da schon einen Extremfall dar - sind die hellen Pixel, die durch das Rauschen verursacht werden, kaum von jenen unterscheidbar, die den Photonen schwacher und selbstverständlich zufällig verteilter Sterne entstammen. Aus diesem Grunde versagt eine Rauschfilterung nach der Wavelet-Methode in aller Regel. In solchen Fällen ist eine vorsichtige, nur wenig rauschverstärkende Filterung nach der Methode der Entfaltung (Deconvolution) sinnvoller. Ganz anders ist die Situation bei flächigen Objekten, die auf Grund ihrer Natur keinerlei zufällig verteilte Lichtpunkte beinhalten.

 
Erastothenes, geschärft Betrachten wir nun die Wirkung des Wavelet-Filters an einem völlig anderen "Motiv", dem Mondkrater Erastothenes. Hier kann der Wavelet-Filter seine Stärken ausspielen, denn das Rauschen in diesem bereits stark geschärften Bild gehört ganz offensichtlich nicht dazu. Feine Details in dieser Aufnahme beschränken sich auf Grund der verwendeten Brennweite von knapp 3m "seeingbedingt" auf ca. 3-4 Pixel. Alles, was noch feinkörniger ist, kann also getrost weggefiltert werden.
 
 
Korrekte Wavelet-Filterung
Korrekte Filtereinstellung
Wirkung

Aber aufpassen dabei! Nur allzu leicht wird die fließende Grenze zwischen Rauschen und feinen "legalen" Details in der Aufnahme überschritten, worunter die Natürlichkeit der Aufnahme leidet. Die Filterung nach der Wavelet-Methode sollte also stets mit sehr viel Fingerspitzengefühl vorgenommen werden.
 
 

Fazit:Die Wavelet-Filterung eignet sich recht gut zur Reduzierung des Restrauschens nach vorhergehender Schärfung, wenn zur Aufnahme viel Brennweite verwendet wurde. Dies wird allgemein bei Sonnen- Mond- und Planetenaufnahmen der Fall sein. Bei Deepky-Aufnahmen wird man im allgemeinen mit weniger Brennweite arbeiten, außerdem sind hier mehr oder weniger üppige Sternfelder üblich, deren zufällig verteilte Lichtpunkte rechnerisch kaum vom Rauschen unterscheidbar sind.

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