dimanche 26 janvier 2014

Atténuer le vignettage avec Iris

L'astrophotographie  fait souvent apparaître les nombreux défauts optiques des objectifs, défauts qui passent souvent inaperçus en photo diurne. Beaucoup de ces défauts sont dus aux aberrations qui affectent la planéité du champs focal, cela se voit sur le bord des images où les étoiles ne sont pas parfaitement ronde  voir très déformées. On parle en général d'aberration de sphéricité (même si c'est plus compliqué) . On peut souvent compenser une partie de ces défauts en limitant l'ouverture (rapport F/D) de l'instrument utilisé, mais pas toujours ... c'est par exemple le cas du  vignettage qui  particulièrement gênant en photo à longue pose. Ce défaut  est du au manque de lumière sur le bord de l'image qui le rend plus sombre que le centre ! Nous allons voir  sur cette photo de la nébuleuse  M1 comment on peut (presque) enlever le vignettage d'une photo du ciel profond en utilisant le logiciel iris :




Pour commencer il faut comprendre comment agit le vignettage. On peut le faire en photographiant un écran blanc, si l'exposition est bien réglée chaque pixel de l'image devrait être  au niveau maximum, mais dans les faits seuls ceux du centre vont l'être ceux des bord étant moins brillants. Si on visualise cette image elle apparaîtrait comme ceci :

vignettage  avec un profil théorique f(x,y)=exp(-((x-xc)²+(y-yc)²)/r²)
pour chaque pixel (x,y)  et centré sur le pixel (xc,yc)  centre de l'image ici

vous pouvez accentuer la visibilité de ce gradient  en diminuant la profondeur (nombre de niveaux de gris) de l'image. C'est très facile avec iris  en modifiant la valeur du "threshold" de 255 (pour une image sur 8bits) à 30 par exemple :

vignettage sur l'image de M1


Tout se passe donc  comme si on multipliait les niveaux de gris (couleur) de l'image par une fonction valant 1 au centre de l'image  et diminuant vers les bords. Pour estimer cette fonction (on parle de  gradient de luminosité) on réalise avec le télescope une image blanche, qu'on appelle PLU (ou FLAT en anglais), après la prise de vue principale avec la même configuration optique ... cette PLU s'obtient à partir de la moyenne d'une série d'images blanches  (pour enlever le bruit thermique) ce qui est assez fastidieux en fin de nuit. Ensuite  il suffit de diviser le niveau de gris de chaque pixel par celui du pixel correspondant de la PLU.


L'autre méthode pour éliminer le vignetage sans faire de PLU consiste à estimer  la luminosité du fond de ciel directement à partir des zones "noires" l'image (les zones entre les étoiles !)  en ajustant un profil théorique du vignettage pour qu'il colle le mieux possible à celui de la photo. Si les nébuleuses photographiées prennent une petite place dans l'image on peut supposer que la différence entre le fond de ciel moyen et le noir donne une idée du profil du vignettage. Justement le logiciel Iris possède une fonction d'estimation du gradient de fond de ciel, normalement elle est faite pour éliminer la luminosité du fond de ciel due à une source de lumière parasite (pollution ou astre brillant comme la lune). Nous allons ici la détourner pour atténuer le vignettage de l'image de l'image de la nébuleuse M1 :
image de la nébuleuse  M1


Lorsque l'image est ouverte dans iris il faut choisir dans l'onglet "processing"  le menu "remove Gradient (Polynomial fit)" :


L'autre menu "remove gradient (local estimator)" consiste à donner à iris une image simulant le gradient du fond de ciel pour diviser l'image par ce profil (c'est ce qui existe aussi pour d'autre logiciel comme photoshop ...).  Une fois le bon menu choisit une fenêtre va s'ouvrir qui permet de choisir le niveau du gradient de (faible-moyen-fort) et l'ampleur du traitement :



une fois l'image traitée (c'est très rapide)  vous verrez toute suite une amélioration de l'image. Vous pouvez aussi comparer le gradient du fond de ciel en diminuant de nouveau la profondeur de l'image :

défauts dans  l'image de M1 après le traitement 

évidement on voit alors apparaître des seuils dans l'image, ils sont dus au traitement artificiel appliqué, mais quand on revient à 255 niveaux de gris ceci passent presque inaperçus!




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- $\sum_{n=1}^\infty {1\over n^2}={\pi^2\over 6}$ s'obtient avec \sum_{n=1}^\infty {1\over n^2}={\pi^2\over 6}
- $\mathbb R$ s'obtient avec {\mathbb R} et $\mathcal D$ s'obtient avec {\mathcal D}
- pour les crochets $\langle .,. \rangle$ dans les commentaires utilisez \langle .,. \rangle
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