Le Pré Traitement des Images
I) Bases fondamentales
1.1) Signal et Bruit
Une image numérique est une image faite
de nombres qui traduisent des signaux et du bruit. Un signal est une
quantité mesurable et reproductible. On distingue les signaux utiles
comme ceux qui émanent d'une étoile ou d'une galaxie que l'on veut
mesurer et les signaux inutiles ou gênants comme ceux des photons
provenant du fond de ciel. Le signal, pour différentes raisons liés à
l'électronique de la caméra ou à l'atmosphère traversée , n'est,
pratiquement, jamais identique et subit des variations. Ce sont ces
variations que l'on appelle "bruit" .
1.2) Le BIAS ou OFFSET
L'image prise à 0 milliseconde
(théoriquement) comporte des charges que l'on appelle "pré charge" et
qu'il faut soustraire des images.Ce signal d'offset est induit par les
caractéristiques de l'amplificateur de sortie et de l'électronique de
traitement du signal vidéo.
1.3) Le Noir :
Faisons une expérience : enregistrons
une image de 5 secondes dans le noir; on verra que les pixels de l'image
ne sont pas à zéro mais a 30 pas codeurs, par exemple. Doublons le temps
de pose à 10 sec et les pixels auront 60 ADU. Conclusion, comme il n'y a
pas de la lumière, le CCD génère tout seul des charges qui sont , de
plus, proportionnel au temps. Le noir est un signal qui se superpose
toujours à l'image au cours de la pose. C'est le principal facteur qui
limite le temps de pose en CCD. Ce grand défaut des CCD est éliminé en
grande partie par le refroidissement du CCD par effet Peltier et par eau
refroidie ou autre moyen professionnel . C'est pour cela que les charges
d'obscurité sont, aussi, appelés charges thermiques. Le noir nuit à la
qualité de l'image et il convient de bien faire la soustraction du noir
de l'image. Si une caméra 12 bits enregistre en 15 minutes de pose 2000
ADU de charges thermiques, il ne restera plus que 2095 ADU (4095-2000)
pour l'image.
1.4) Le FLAT ou PLU
Les photos sites du CCD ne sont pas
sensibles de la même manière à la lumière. De plus, le CCD placé au
foyer d'un télescope n'a pas un éclairement uniforme en raison du
vignetage optique ( assombrissement de l'image au bord par rapport au
centre) augmenté avec les réducteurs. Des poussières projettent,
également, leur ombre sur l'image . Comment éliminer ces imperfections :
La bonne solution consiste à diviser l'image débarrassée du noir et de
l'offset par une image FLAT-FIELD (champ plat) ou PLU (plage de Lumière
Uniforme), prise sur un fond de ciel uniforme. Comme nous venons de le
souligner plus haut, a chaque signal s'associe un bruit traduisant les
variations du signal autour d'une moyenne. Au BIAS est associé le bruit
de lecture, au signal thermique le bruit thermique et aux signaux
provenant des photons de l'objet céleste et de ceux du fond de ciel, le
bruit de photons.
II) Acquisitions des images du BIAS,
du Noir et du FLAT
Nous utilisons pour l'acquisition et le prétraitement
des images le logiciel "CCDSoft" de la société BISQUE. Dans le menu
caméra, nous cliquons sur "Take image" et nous choisissons l'option Bias
ou Dark ou Flat-Field. Avant de prendre nos images, nous
attendons que la mise en température s'équilibre avec une puissance
inférieure à 90% pour ne pas forcer l'activité du refroidissement
Peltier. Notre caméra à multi étage Peltiers et refroidissement à eau
peut atteindre la température de -45° par rapport à la température
extérieure
2.1) BIAS
Lorsque cette température est stable,
nous prenons une série de 20 images de Bias.
2.2) NOIR
Nous prenons des séries de 16 noirs avec des
temps de poses allant de 10 à 300s.
2.3) FLAT :
Pour les flats, si votre système
optique est au point, vous pourrez attendre que le soleil soit à vers -
3.3 degrés en dessous de l'horizon, pour commencer à tester la dynamique
de notre image en posant 4 secondes pour éviter l'effet
centre bord du à l'obturateur des que la
moyenne est entre la moitié et les deux tiers de la dynamique, nous
acquérons les images de Flat. Pendant la durée du délai de temps entre des images de FLAT, je décale un peu le télescope
de façon à pouvoir éliminer par une médiane les quelques étoiles qui
pourraient s'y trouver. Le temps imparti pour prendre des flats au
crépuscule ou à l'Aurore est assez court notamment lorsque nous devons
prendre des flats pour les filtres BVRI; dans ces conditions nous
pouvons commencer plutôt, environ une demie heure avant le coucher du
soleil, en mettant un linge blanc sur l'ouverture du
télescope, d'autant que le temps des prises de flats est assez longue
lorsqu'on a une monture allemande puisqu'il faut des flats en double; en
effet les images prises avec le tube à
l'ouest sont inversées par
rapport à celles prises le tube à l'Est, du moins dans notre
configuration.
III) Pré Traitement des images brutes.
Le logiciel CCDSoft a une
fonction de prétraitement puissante très facile d'emploi; en effet il
suffit d'indiquer au logiciel les répertoires ou se trouvent les Bias,
Noirs et Flats et le répertoire des images à traiter pour que le
prétraitement se fasse automatiquement. La fonctions "Align" automatique
ou manuelle aligne les images et la fonction "combine" permet
d'obtenir une addition, une moyenne ou une médiane des images.
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