Hintergrund neutralisieren

Schritt: Linear

Macht den Himmelshintergrund neutral grau. In einem rohen Stack hat der Himmel oft einen Farbstich: grün durch Airglow, rot oder orange durch Stadtlicht oder einfach ein ungleichmäßiger Weißabgleich. Das Modul misst, wie hell der Hintergrund in jedem Farbkanal ist, und verschiebt die Kanäle so, dass alle drei Hintergrundpegel gleich sind. Ein getönter Himmel wird grau, und die anschließende Farbkalibrierung beginnt mit einem neutralen Hintergrund.

Das Modul braucht ein Farbbild. Ein Mono-Bild oder ein Bayer-Mosaik, das noch nicht debayert wurde, wird abgelehnt.

Parameter

Parameter	Bereich	Standard	Wirkung
Hintergrundgrenze	0…5	1	Wie weit über der üblichen Himmelshelligkeit ein Pixel liegen darf und noch als Hintergrund zählt, gemessen in Einheiten der Rauschstreuung des Himmels. Niedrige Werte messen nur den dunkelsten, leersten Himmel; höhere Werte beziehen helleren Himmel und schwachen Nebel ein.
Zielpegel	Mittelwert der Kanäle, Dunkelster Kanal	Mittelwert der Kanäle	Der Pegel, auf den die drei Hintergründe gebracht werden. Mittelwert der Kanäle lässt die Gesamthelligkeit des Hintergrunds ungefähr, wo sie war. Dunkelster Kanal senkt die beiden helleren Kanäle auf den dunkelsten ab und ergibt den dunkelsten Himmel; manche Pixel können unter null fallen, was bei linearen Daten in Ordnung ist.

Wann es passt

Wende es am linearen Bild an, nach dem Stacken und nach Gradienten entfernen, und vor der Farbkalibrierung und jedem Stretch. Ein Farbstich, der ein glatter Verlauf ist (zum Beispiel Stadtlicht nur auf einer Seite), sollte zuerst mit Gradienten entfernen beseitigt werden, denn dieses Modul verschiebt jeden Pixel eines Kanals um denselben Betrag und kann keinem Verlauf folgen.

Füllt ein großer Nebel den Großteil des Bildes, senke die Hintergrundgrenze, damit nur die leersten Ecken gemessen werden.

So funktioniert es

1. Helligkeit je Pixel. Für jeden Pixel mit Daten in allen drei Kanälen ist die Helligkeit der Mittelwert aus Rot, Grün und Blau.

2. Hintergrund wählen. Das Modul bestimmt den Median m und die MAD (Median der absoluten Abweichung, ein robustes Streuungsmaß) dieser Helligkeit über das ganze Bild. Pixel, deren Helligkeit höchstens m + Grenze × 1,4826 × MAD beträgt, zählen als Hintergrund. Median und MAD reagieren kaum auf Sterne und Nebel, die in einem typischen Bild nur einen kleinen Teil bedecken; sie fallen deshalb heraus.

3. Pegel je Kanal. Der Hintergrundpegel eines Kanals ist der Median dieses Kanals über die Hintergrund-Pixel. Alle drei Kanäle werden an denselben Pixeln gemessen.

4. Ziel. Das Ziel ist der Mittelwert der drei Pegel oder der niedrigste von ihnen.

5. Korrektur. Zu jedem Kanal wird eine Konstante addiert, sodass sein Pegel das Ziel erreicht:

   Ergebnis = Pixel + (Ziel − Pegel dieses Kanals)

Die Korrektur ist additiv. Ein Stern behält in jedem Kanal genau das Licht, das er über dem Hintergrund hat: Stern minus Hintergrund ist vorher und nachher gleich, das Farbverhältnis der Sterne ändert sich also nicht, nur der Nullpunkt jedes Kanals verschiebt sich. Eine multiplikative Korrektur würde die Sternfarben verändern.

Pixel ohne Wert bleiben ohne Wert und werden bei der Messung des Hintergrunds ignoriert. Die Dateiinformationen (Belichtungszeit, Filter und so weiter) bleiben erhalten.

Das ist die in der astronomischen Bildanalyse übliche Hintergrundschätzung mit geklipptem Median: Bertin & Arnouts, „SExtractor: Software for source extraction“, Astronomy & Astrophysics Supplement 117, 393 (1996). Median und MAD als robuste Maße gehen auf F. R. Hampel zurück, „The influence curve and its role in robust estimation“, Journal of the American Statistical Association 69, 383 (1974). Hier wird der Schnitt an der Helligkeit gemacht, damit jeder Kanal an denselben Pixeln gemessen wird.

Fehler

• Die Hintergrund-Neutralisierung braucht ein Farbbild. Das Bild hat einen Kanal. Ist es ein Mosaik einer One-Shot-Color-Kamera, wende zuerst Debayer an.
• Das Bild hat keine Pixel mit Daten in allen drei Kanälen. Es gibt nichts zu messen.