Kolor kalibracija astronomskih kamera

[vlaiv]

Vidim da je Miloš zainteresovan za ovu temu, pa ću ovde u kratkim koracima detaljnije opisati kako se to može uraditi u kućnim uslovima.

Neću ići u sitna crevca za neke stvari, osim ako je potrebno, onda mi samo kažite da pojasnim ili da detaljnije opišem.

Opisaću prvo metod sa DSLR-om, jer računam da je pristupačniji većini. Monitore kalibrišu manje više samo profesionalni dizajneri ili eventualno fotografi tako da sumnjam da ljudi imaju neophodnu opremu za to.

Ukratko koraci:

1. U mračnoj prostoriji se na nekakvom ekranu prikaže kolorna karta. To može biti tablet, telefon, laptop, kompjuter ... sve jedno je. Uređaj za prikaz ne mora biti kalibrisan, samo je bitno ako je moguće da daje kvalitetniju sliku (to znači da RGB diode imaju širi spektar - OLED ili IPS LCD ekran).

Evo linka za neke kolorne karte:

https://babelcolor.com/colorchecker-2.htm#CCP2_images

recimo skinuti:  From X-Rite L*a*b* D50  (formulations AFTER Nov. 2014) - to je zip arhiva i ima TIF i PNG fajlove - uzeti onaj za sRGB enkoding i prikazati na displeju

2. DSLR aparatom se snimi RAW (CR2 za canon) slika tog ekrana. Fokus ne mora biti savršen, i ako je moguće - snimiti sa veće daljine da bi se izbeglo da se vide pojedinačni pikseli (mada to realno nije bitno). Treba "isključiti white balance" - ondosno staviti ga na custom i ostaviti na 0-0 (canon ima onaj koordinatni sistem gde se boja white balance-a bira u plavo-crvenoj i zeleno-ljubičastoj osi)



3. Sa astronomskom kamerom se uradi isto - snimi se raw (što ona inače i radi). Koristi se 16bit format i može se uraditi debayering u software-u koji snima (da se ne mora kasnije).

Voditi računa da su podešavanja astronomske kamere na defaultu - znači gama na 1, white balance na 50/50 ili kako je već obeleženo i naravno - voditi računa da se ne pre eksponira ni jedna slika

4. U programu DCRAW eksportovati ili XYZ ili sRGB linearne podatke od DSLR slike - u zavisnosti koja matrica se pravi. Moje lično mišljenje je da bi trebalo raditi u XYZ kolornom prostoru i obradu slika pa je to korisnija matrica, ali RAW u sRGB linear je možda jednostavnija za početak jer se ne mora zezati sa XYZ u sRGB konverzijom koja nije jednostavna da se radi ručno (dok se ne napravi neki makro u nekom programu za to).

sRGB varijanta: dcraw -o 1 -4 -T naziv_slike.cr2
XYZ varijanta: dcraw -o 5 -4 -T naziv_slike.cr2

5. Ovaj korak se radi isto i za DSLR sliku i za astronomsku sliku.

- slika se učita u ImageJ
- za svaki kanal se uradi sledeće
- Uzme se kvadratna selekcija i obeleži se prvi kvadrat na color checker karti
- Izvrši se komanda analyze / measure i pojaviće se prozor sa rezultatima merenja
- pomeri se selekcija (mišem se prevuče) na sledeće polje i opet se uradi measure. Voditi racuna da se ide uvek istim redosledom polja. Premeriti sva polja.

- selektovati u tabeli measurement sve i kopirati. Paste-ovati u spreadsheet programu (recimo excel ili libre office calc)

Mean value je kolona koja nam je potrebna. Ostalo može da se obriše.

Uraditi isto za ostale kanale (voditi računa u spreadsheet-u šta je šta) i za drugu sliku

6. Sada u spreadsheet-u imamo po 3 komponente od jedne slike i 3 komponente od druge slike (po jedno 20-tak komada od svake boje).

Ono što sad treba da radimo jeste da posmatramo svaku boju kao tro komponentni vektor i da nađemo matricu transformacije koja za svaki vektor boje sa astronomske slike - daje odgovarajuću boju na DSLR slici

https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_least_squares

Kaže ovako: matrica je X transponovano puta X pa sve to invertovano pa puta X transponovano pa puta Y

X i Y su matrice koje se dobiju spajanjem pojedinacnih vektora boja. Jedna je "vertikalna" dok je druga "horizontalna"

(nikad ne pamtim koja je koja - ali se lako skonta jer rezultat treba da bude kvadratna matrica).

U spreadsheet programu postoje funkcije za matrice - za množenje, transponovanje i inverziju, pa je samo potrebno izračunati konačnu matricu

(ako je potrebno - napraviću i okačiti gotov spreadsheet za ovo).

Ok. Sad kad imamo matricu, kako se ona koristi?

Evo jednog primera. Hoćemo da dobijemo "normalnu" sliku dnevne scene snimljenu sa astro kameraom? Snimimo sliku. Učitamo u gimp.

Odemo na Color / Components / Channel mixer i to nam otvori dijalog gde možemo uneti 9 vrednosti. Tu unosimo našu matricu da iz raw R, raw G i raw B dobijemo sRGB linearne (ako smo radili Raw to sRGB matricu za početak) komponente.

Kad smo to uradili - sledeći korak je levels.

U levelsima ima 3 slajdera. Levi je black point, desni je white point a srednji je gamma. Levi i desni se proizvoljno podese da slika bude pravilno eksponirana a srednji se stavi na 2.2 (ispod slajdera ima 3 tekstualna polja - uneti rucno 2.2 u srednje).

Stvarna gamma funkcija sRGB kolornog prostora je malo komplikovanija ali je gamma 2.2 dobra aproksimacija i mnogo jednostavnije za uraditi u Gimpu.

Sada bi slika trebalo da izgleda kao da je slikana foto aparatom ili mobilnim telefonom a ne astronomskom kamerom (trebalo bi verno da prikazuje boje i scenu - bez korekcije stvari vezano za percepciju tipa white balance i ostalih stvari - to je tema za sebe).

[vlaiv]

Da, nisam napisao.

Za snimanje astronomskom kamerom koristiti nešto od sledećeg:

1. all sky mali objektiv sa guide kamere ako ga imate
2. Guide scope
3. Ako imate adapter i neki stari objektiv sa M42/43 navojem, ili imate redovan objektiv i adapter za astro kameru
4. Ako ništa od ovog gore nemate - možete probati sa okularom. Jedino treba napraviti nekakav adapter ili nekako nabudžiti da stoji ispred kamere. Okular je sočivo kao i objektiv - jedino što mu je fokalna dužina mala. Ja sam isprobao sa 32mm GSO plossl-om. Radi dobro ako se odšrafi onaj hromirani deo pa se drži par milimetara ispred senzora tako. Zapravo se distancom i fokusira (mada je lakše fiksirati okular pa fokusirati prinošenjem mobilnog telefona)
5. Ako baš ništa od gore navedenog nemate - napravite pin hole kameru. Nije idealno ali za prvu pomoć može da radi.

Uzmite jednostavno 1.25" nos od kamere i preko njega stavite alu foliju u kojoj ćete probušiti iglom rupu što je sitniju moguće

Ekspozicija će morati drastično da se poveća tipa nekoliko sekundi. Slika će biti blurovana (što sitnija rupa - oštrija slika). Zum odnosno fokalna dužina ovakvog "objetiva" se podešava udaljenošću alu folije od senzora.

I na kraju - senzor mora biti čist i prozor kamere mora biti čist - jer se vidi svako zrnce prašine - sve je u fokusu jednako.

[mboskovic]

Hvala Vlaiv!
Baš me je zainteresovalo ovo. Isčitao sam wiki u vezi kolornih prostora (skoro ništa o tome nisam znao). Baš zanimljivo.
Probaću ovih dana da uradim ovu proceduru sa 750D i ASI290MC.
Ako zapnem, vičem