Farbkalibrierung

Schritt: Linear

Weißabgleich für das lineare Bild. Das Modul multipliziert den roten, grünen und blauen Kanal mit je einem Faktor, sodass Sterne neutral erscheinen. Im Modus Sterne misst es die Faktoren an den Sternen deines Bildes; im Modus Manuell stellst du sie selbst ein. Nutze es, wenn das Bild einen Gesamt-Farbstich von Optik, Filter oder Sensor hat, den der Himmelshintergrund allein nicht erklärt.

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

Parameter

Parameter	Bereich	Standard	Wirkung
Modus	Sterne, Manuell	Sterne	Sterne misst die Faktoren an den Sternen des Bildes. Manuell nutzt die drei Faktoren darunter.
Rotfaktor (nur Manuell)	0,1…10	1	Multiplikator des roten Kanals. Nur im Modus Manuell wirksam.
Grünfaktor (nur Manuell)	0,1…10	1	Multiplikator des grünen Kanals. Nur im Modus Manuell wirksam.
Blaufaktor (nur Manuell)	0,1…10	1	Multiplikator des blauen Kanals. Nur im Modus Manuell wirksam.

Wann es passt

Wende es am linearen Bild an, vor jedem Stretch. Empfohlene Reihenfolge:

1. Gradienten entfernen, falls der Himmel einen Verlauf hat.
2. Hintergrund neutralisieren.
3. Farbkalibrierung.
4. Noch einmal Hintergrund neutralisieren, falls die Kalibrierung den Himmel getönt hat.

Die Faktoren multiplizieren den ganzen Kanal, den Himmel eingeschlossen. Ein Himmel, der vorher neutral war, kann durch die neuen Faktoren einen leichten Stich bekommen; erneutes Neutralisieren des Hintergrunds danach bringt das in Ordnung. Auch das Neutralisieren vorher hilft: Die Sternmessung zieht den Himmel um jeden Stern ab und funktioniert deshalb in beiden Fällen, das Ergebnis lässt sich aber auf neutralem Hintergrund leichter beurteilen.

Der Modus Sterne braucht mindestens fünf brauchbare Sterne. Sterne, die abgeschnitten sind (ein Pixel bei 0,95 oder darüber in irgendeinem Kanal), zu nah am Rand oder an Pixeln ohne Wert liegen, bleiben unberücksichtigt. Meldet das Modul zu wenige Sterne, prüfe, dass das Bild nicht gestretcht ist und ungesättigte Sterne hat, oder nutze den Modus Manuell.

So funktioniert es

Im Modus Sterne:

1. Sterne finden. Das Modul erkennt die Sterne am Mittelwert der drei Kanäle, wie Sterne verkleinern es auch tut.

2. Jeden Stern in jedem Kanal messen. Das ist Aperturphotometrie: die Summe aller Pixel in einem Kreis vom Doppelten der Stern-FWHM um den Stern, minus den Median eines Rings knapp außerhalb des Kreises, und zwar einmal für jedes Pixel im Kreis. Der Ring misst den lokalen Himmel für jeden Kanal getrennt, ein getönter Himmel stört die Sternfarbe also nicht.

3. Unbrauchbare Sterne auslassen. Sterne mit einem Pixel bei 0,95 oder darüber in irgendeinem Kanal sind abgeschnitten, ihre Farbe stimmt nicht. Ein Stern kann nur in einem Kanal abschneiden (bei starkem Farbstich typischerweise Rot oder Blau); deshalb wird je Kanal geprüft und nicht am Mittelwert. Sterne ohne positives Licht in irgendeinem Kanal fallen ebenfalls heraus.

4. Zusammenfassen. Für jeden Stern bildet das Modul die Verhältnisse Rot ÷ Grün und Blau ÷ Grün. Der Median jedes Verhältnisses über alle Sterne ist die Farbe des durchschnittlichen Sterns; der Median lässt sich von ein paar ungewöhnlich roten oder blauen Sternen oder einem schlecht gemessenen nicht verschieben.

5. Faktoren. Die Faktoren sind

   Rot  = 1 / Median(Rot ÷ Grün)
   Grün = 1
   Blau = 1 / Median(Blau ÷ Grün)

   Grün bleibt unverändert, die beiden anderen Kanäle werden auf sein Niveau gebracht, sodass der durchschnittliche Stern neutral wird. Die Gesamthelligkeit folgt den Faktoren; das Modul normiert sie nicht neu.

Im Modus Manuell werden die drei eingestellten Faktoren unverändert verwendet. Stehen alle drei auf 1, ändert sich nichts.

Danach wird jedes Pixel mit dem Faktor seines Kanals multipliziert. Pixel ohne Wert bleiben ohne Wert. Die Dateiinformationen (Belichtungszeit, Filter und so weiter) bleiben erhalten.

Die Idee: Das Licht vieler Sterne aller Spektraltypen ergibt zusammen ein Spektrum ohne vorherrschende Farbe, der durchschnittliche Stern ist also eine „Weißreferenz“ — dieselbe Überlegung wie beim Weißabgleich auf einer Graukarte in der Fotografie. Am besten klappt es mit sternreichen Feldern; ein Feld mit wenigen Sternen oder ein großer, stark gefärbter Nebel kann das Ergebnis verfälschen. Aperturphotometrie mit einem Hintergrundring ist die Standardmethode der astronomischen Bildanalyse (S. B. Howell, Handbook of CCD Astronomy, 2. Auflage, Cambridge University Press, 2006, Kapitel zur Photometrie). Eine Kalibrierung an den bekannten Sternfarben eines Katalogs (photometrische Farbkalibrierung) wäre genauer; sie braucht eine Plattenlösung und einen Katalog und kann später als weiterer Schritt folgen.

Fehler

• Die Farbkalibrierung braucht ein Farbbild. Das Bild hat einen Kanal. Ist es ein Mosaik einer One-Shot-Color-Kamera, wende zuerst Debayer an.
• Nur N brauchbare Sterne gefunden, mindestens 5 sind nötig. Der Modus Sterne hat nicht genug ungesättigte Sterne gefunden. Nutze den Modus Manuell oder kalibriere ein Bild mit mehr Sternen.