Gradienten entfernen

Schritt: Linear

Entfernt einen weichen Helligkeitsverlauf aus dem Hintergrund: Lichtverschmutzung, die eine Bildseite aufhellt, Mondlicht oder eine Vignettierung, die die Ecken abdunkelt. Das Modul misst den Himmel in einem Raster kleiner Felder, lässt jedes Feld mit Nebel, Galaxie oder hellem Stern weg, legt durch die übrigen eine glatte Fläche und zieht diese Fläche vom Bild ab. Die Helligkeit des Hintergrunds insgesamt bleibt dabei erhalten.

Parameter

Parameter	Bereich	Standard	Wirkung
Stichproben pro Seite	4…32	12	Das Raster hat so viele Felder entlang jeder Seite, bei 12 also 144 Felder. Mehr Felder folgen dem Himmel genauer und verkraften es besser, wenn viele wegfallen; weniger Felder sind schneller und ruhiger.
Polynomgrad	1…4	2	Wie stark die gelegte Fläche gekrümmt sein darf. 1 ist eine schiefe Ebene (ein einfacher Verlauf von einer Seite zur anderen), 2 ergänzt eine Schalen- oder Sattelform, 3 und 4 folgen komplexeren Mustern. Ein höherer Grad kann auch echten Strukturen zu folgen beginnen; nimm den niedrigsten Grad, der den Himmel glättet.
Ausschluss-Toleranz	0,5…5	2	Wie weit über dem üblichen Himmelspegel ein Feld liegen darf, bevor es als Objekt gilt und wegfällt, gemessen in Einheiten der Streuung des Himmels. Niedrige Werte lassen mehr Felder wegfallen, hohe behalten mehr.
Korrektur	Subtrahieren, Dividieren	Subtrahieren	Subtrahieren entfernt ein additives Leuchten wie Lichtverschmutzung. Dividieren entfernt einen multiplikativen Effekt wie Vignettierung.

Wann es passt

Wende es am linearen Bild an, nach dem Stacken und nach dem Wegschneiden der Stacking-Ränder, und vor dem Strecken: Ein Verlauf, der in den linearen Daten kaum auffällt, springt nach dem Stretch ins Auge.

Wähle Subtrahieren bei Himmelsleuchten, das jedem Pixel gleich viel Licht hinzufügt, und Dividieren, wenn das ganze Bild zu einer Seite oder zu den Ecken hin heller oder dunkler skaliert ist (Vignettierung, Staubschatten, ein Flat, das nicht ganz korrigiert hat). Im Zweifel beginne mit Subtrahieren.

So funktioniert es

1. Stichproben. Das Bild wird in ein regelmäßiges Raster aus Stichproben × Stichproben Feldern zerlegt (weniger, wenn das Bild weniger Pixel hat). Für jedes Feld und jeden Farbkanal nimmt das Modul den Median seiner Pixel und überspringt Pixel ohne Wert. Der Median steckt einzelne Sterne im Feld weg.

2. Objekte ausschließen. Ein Feld fällt weg, wenn sein Median um mehr als Toleranz × 1,4826 × MAD (der Median der absoluten Abweichungen vom Median, ein robustes Maß für die Streuung) über dem Median aller Felder liegt. Fällt ein Feld in einem Kanal weg, fällt es in allen Kanälen weg. Nach der ersten Anpassung fallen auch Felder weg, die weit von der angepassten Fläche liegen (mehr als das Dreifache der Streuung der Abweichungen), und die Fläche wird neu angepasst; das geschieht höchstens zweimal.

3. Modell. Durch die verbleibenden Felder wird ein zweidimensionales Polynom des gewählten Grades nach der Methode der kleinsten Quadrate gelegt, für jeden Kanal getrennt. Die Positionen sind über das Bild auf −1…1 normiert, damit die Zahlen gutartig bleiben.

4. Korrektur. Mit M als Median der Modellwerte über das Bild:

   Subtrahieren:  Ergebnis = Pixel − Modell + M
   Dividieren:    Ergebnis = Pixel ÷ Modell × M

   Durch das Addieren oder Multiplizieren mit M bleibt der Median des Hintergrunds so wie vorher; das Bild wird insgesamt weder dunkler noch heller.

Pixel ohne Wert bleiben ohne Wert, und die Dateiinformationen (Belichtungszeit, Filter usw.) bleiben erhalten.

Kleine Bilder. Das Raster kann nicht mehr Felder haben, als das Bild Pixel hat. Bei einem Bild, das kleiner als das Raster ist, wird der Grad auf das gesenkt, was die Felder tragen können (ein Bild mit 2 × 1 Pixeln bekommt einen konstanten Hintergrund).

Dividieren und dunkle Hintergründe. Dividieren braucht einen Hintergrund über null. Ist der Median des Modells null oder kleiner, zeigt das Modul eine Fehlermeldung; nimm dann Subtrahieren. Wo die gelegte Fläche unter 1 % ihres Medians fällt, etwa in einer entfernten Ecke, teilt das Modul stattdessen durch diese 1 %, damit einzelne Pixel nicht explodieren.

Fehlermeldungen

• Für diesen Polynomgrad bleiben zu wenige Hintergrund-Stichproben übrig. Der Grad braucht mindestens Grad + 1 Felder je Seite und mindestens so viele akzeptierte Felder, wie die Fläche Terme hat (3, 6, 10 und 15 für die Grade 1 bis 4). Erhöhe Stichproben pro Seite, erhöhe die Ausschluss-Toleranz oder senke den Grad.
• Das Bild ist ein nicht debayertes Mosaik. Das Farbmuster des Sensors würde für Hintergrund gehalten. Führe zuerst Debayer aus.

Tipps

• Zeigt das Ergebnis noch einen Verlauf, erhöhe den Grad um eins. Zeigt es Ringe oder Flecken dort, wo Nebel war, senke ihn oder senke die Toleranz, damit mehr vom Nebel weggelassen wird.
• Bilder, die größtenteils von einem hellen Objekt bedeckt sind (ein großer Nebel, der das Bild füllt), haben keinen freien Himmel zum Messen; das Modul kann den Nebel dort nicht vom Hintergrund unterscheiden.

Quelle

Das Vorgehen folgt der Hintergrundschätzung von Bertin & Arnouts (1996): robuste Medianwerte in einem Raster aus Zellen, wobei von Objekten verunreinigte Zellen weggelassen werden (E. Bertin & S. Arnouts, „SExtractor: Software for source extraction“, Astronomy & Astrophysics Supplement 117, 393, 1996). Statt das Raster zu interpolieren, legt Siderea ein Polynom niedriger Ordnung durch die Zellwerte; diese Wahl ist Sidereas eigene.