Comission des observations planétaires de la SAF

Acquisition et traitement d'images planétaires
par Marc Delcroix

Nous allons ici voir les sujets à prendre en compte pour réaliser de bonnes acquisitions et traitement planétaires. La plupart des sujets sont seulement rapidement évoqués, nous vous engageons a bien consulter les liens cités et faire des recherches complémentaires sur internet. Au sommaire:

    Acquisition d'images plan√©taires
Conditions météorologiques
Conditions locales
Conditions instrumentales
Réglages optiques
Collimation
Fenêtre d'observation et dispersion atmosphérique
Caméra
Filtres
Calibration de l'horloge du PC
Temps de saisie maximum

Traitement des images planétaires
Sélection et addition des images
Traitement de renforcement
Mise en forme finale
Guides sur les traitements d'image

 Acquisition d'images plan√©taires

 Conditions m√©t√©orologiques

L'atmosphère est le premier élément limitant la qualité des observations. Si la présence de nuages évoluant rapidement peut générer une turbulence atmosphérique détériorant les images, même par ciel clair, les vents et jets d'altitude peuvent faire varier le "seeing". Généralement par beau temps avec un anticyclone proche du lieu d'observation, les conditions sont bonnes.
On pourra planifier ses observations en s'appuyant sur des sites de pr√©vision de "seeing", comme meteoblue, rubrique Diagrammes & Outils, Miscellaneous, Astronomy Seeing. Ces pr√©visions ne sont pas parfaite, rien ne vaut l'exp√©rience: apprenez √† reconna√ģtre les conditions favorables pour votre site d'observation en fonction des vents, des anticyclones, de l'√©tat du ciel.
Pour plus d'informations sur la turbulence, voir la présentation très poussée de Christian Viladrich.

 Conditions locales

L'endroit ou vous posez votre instrument est important, il peut provoquer des turbulences locales; évitez d'observer:
- au travers d'une fenêtre, dans le passage des échanges thermiques entre intérieur et extérieur de la pièce.
- juste au-dessus des toits environnants qui dégagent de la chaleur en hiver
- dans les flux de fum√©e de chemin√©e
- sur une terasse ou une zone b√©tonn√©e qui expos√©e en plein soleil en journ√©e en √©t√© va restituer la nuit la chaleur emmagasin√©e de jour.
Posez plut√īt votre instrument sur une zone herbeuse.
Plus d'informations intéressantes sur le site de luxorion.

 Conditions instrumentales

Vous pouvez également agir sur la turbulence instrumentale. Votre instrument doit être en équilibre thermique avec l'air environnant, il est donc important de le sortir bien avant l'observation (1 à 2h par exemple) en laissant le tube ouvert pour laisser le temps à la température de s'égaliser.
Sur un tube ferm√© comme un Schmidt-Cassegrain, vous pouvez acc√©lerer la mise en temp√©rature gr√Ęce √† un "CAT-Cooler" par exemple (cf. http://www.lymax.com/ ) - attention √† ne pas l'utiliser par temps trop humide sinon vous d√©poserez de la bu√©e sur votre miroir primaire ...
Vous pouvez aussi utiliser des ventilateurs pour faire circuler l'air dans votre tube ou autour de votre miroir primaire (cf. http://www.fpi-protostar.com/bgreer/fanselect.htm).
Vous pouvez par temps plus humide retarder l'apparition de buée avec un pare-buée, ou avec une résistance chauffante.

 R√©glages optiques

Montez votre équipement de la manière la plus "compacte" et alignée possible (avec des montages vissants par exemple, des coulants serrants à deux endroits, ....).Utilisez des barlows de qualité, dont le grandissement varie avec le tirage, ce qui vous permettra en rajoutant des tubes allonges, ou la roue à filtre, d'agrandir plus que en utilisant votre oculaire/caméra directement derrière la barlow.

Expérimentez pour trouver un grandissement adéquat; en planétaire on travaille généralement avec un rapport focal autour de F/28-F/30 pour les planètes comme Jupiter et Saturne, et plus important (F/40-F/50) pour Mars. Voici comment calculer focale résultante et échantillonage:

  Calcul de la focale r√©sultante

L'imagerie plan√©taire demande l'utilisation de grandes longueurs focales r√©sultantes pour effectuer un mariage heureux entre : le pouvoir de r√©solution de l'instrument mis en œuvre et l'√©tat momentan√© de la turbulence rencontr√©e au cours de la soir√©e. Pour conna√ģtre la longueur focale r√©sultante (Fr/D ) d'un syst√®me, il faut conna√ģtre:
    - la dimension du carr√© inscrivant le pixel (les notices des cam√©ras donnent cette dimension, g√©n√©ralement donn√©e en microm√®tres).
    - la dimension en pixel de l'image
    - le diam√®tre optique du t√©lescope D en mm
Pour calculer la longueur focale r√©sultant Fr, il faut:
    - dans un outil de retouche d'image, charger l'image dont on veut savoir avec quel Fr/D elle a √©t√© saisie. Cette image ne doit pas avoir √©t√© redimensionn√©e.
    - mettre l'√©quateur horizontalement √† l'√©cran (de mani√®re √† mesurer le plus grand diam√®tre, car dans le cas des plan√®tes gazeuses un aplatissement notable est pr√©sent aux p√īles). S'aider en glissant l'image, du bord inf√©rieur de l'√©cran pour la v√©rification.
    - rendre l'image assez claire par renforcement de sa luminosit√©, afin de bien voir les bords de la plan√®te
    - au niveau de l'√©quateur, mesurer la position du bord droit sur l'√©cran, (les indications de bas d'√©cran s'affichent en pixel) noter D2.
    - m√™me op√©ration pour le bord gauche. Noter D1. Le diam√®tre en pixels vaut D2 - D1

Fr (mm)= (180 * 60' * 60" / PI) * taille du pixel (mm) *diamètre en pixels / Diamètre de l'équateur de la planète (")
~206265
* taille du pixel (mm) *diamètre en pixels / Diamètre de l'équateur de la planète (")

Ensuite Fr/D peut √™tre calcul√©. Exemple pour une cam√©ra avec des pixels de 5,6¬Ķm, un diam√®tre √©quatorial de Jupiter de 375 pixels, un diam√®tre apparent de la plan√®te de 46.39", avec un t√©lescope de 305mm de diam√®tre:
Fr= 206265 * 0.0056 * 375 / 46,39 =9362 mm et Fr/D =9362/305 = 30.69 = 31

Bien souvent ceci ne correspond pas au calcul que les observateurs font en multipliant le pouvoir de multiplication des "barlows" par la longueur focale primaire du miroir de leur télescope, car la longueur focale primaire des télescopes (surtout les miroirs fabriqués personnellement) n'est pas connue avec précision et au cours des mises en place des amplificateurs optiques (barlows simple ou en cascade) il peut s'interposer un "tirage " dont la valeur n'est pas connue avec précision.

 Echantillonage

La valeur de l'échantillonnage appliqué est une donnée plus utile que la valeur de Fr/D. L'échantillonnage d'un montage optique s'obtient, pour les données ci-dessus par :

E (")= (180 * 60' * 60" / PI) * taille du pixel (mm) / Focale résultante (mm)
E " = 206265 * 0.0056 / 9362 = 0,12 "

L'optique utilisée est un 305 mm d'ouverture lequel a un pouvoir théorique de 12 / 30,5 = 0,39"
Il est recommander de travailler à la moitié du pouvoir séparateur (attention à cette expression) soit à 0,39 / 2 = 0,19"
On voit qu'ici ce télescope était sur échantillonné pour le plus grand bien de la qualité de l'image au plan des plus fins détails décelables.
L'état du ciel commande la plupart du temps la conduite que l'observateur doit avoir en fonction de ces grandissements d'images.
Pour les planètes qui présentent une phase importante comme Vénus et Mars, les mesures ci-dessus sont plus délicates. Il faut procéder en mesurant au mieux, le diamètre polaire.

 Collimation

Il est primordial de bien régler sur les télescopes la collimation, dans une configuration aussi proche que possible de celle d'observation (même barlow, etc ...). Il ne faut pas avoir peur de cette opération, vérifier la collimation et la régler si nécessaire est une opération qui doit être faite avant chaque observation (cf. la page référence de T.Legault sur la collimation). Vous pourrez sur un Schmidt-Cassegrain installer des "Bob's Knobs" qui faciliteront l'opération.
Vérifier la collimation vous donnera aussi l'idée de la turbulence du ciel (cf. la page de D.Peach sur l'échelle de Pickering) et de ce à quoi vous pouvez vous attendre.

 Fen√™tre d'observation et dispersion atmosph√©rique

Plus la planète sera haute dans le ciel, moins sa lumière traversera d'atmosphère et donc sera susceptible d'être sujette à la turbulence. On a donc tout intérêt à observer les planètes proches de leur passage au méridien, au Sud.
Si la planète n'est pas très haute dans le ciel, l'atmosphère va réfléchir la lumière différemment suivant les longueurs d'onde. Pour éviter cet effet qui va flouter la vision, un correcteur de dispersion atmosphérique peut-être utilisé. Plus de détail sur la page explicative de Jean-Pierre Prost sur la dispersion atmosphérique.

 Cam√©ra

Depuis plusieurs ann√©es, les cam√©ras noir et blanc sont utilis√©es en plan√©taire pour leur meilleure sensibilit√©. Il y a beaucoup de choix et les technologies changent rapidement, √† l'heure actuelle (novembre 2012) ce sont les cam√©ras √©quip√©s des capteurs Sony ICX618AL qui sont les pr√©f√©r√©s des amateurs chevronn√©s du plan√©taire (cf. pr√©sentation g√©n√©rale sur l'imagerie plan√©taire par Christian Viladrich, diapo 40/41; pr√©sentation sur l'imagerie plan√©taire: nouvelles cam√©ras et nouveaux traitements, par Marc Delcroix).

 Filtres

L'utilisation de différents filtres avec une caméra noir et blanc permet non seulement de générer des images couleurs, mais aussi de voir différentes caractéristiques des atmosphères et surfaces des planètes. Pour avoir plus d'information, voir les pages sur l'utilisation des filtres en planétaire par Christophe Pellier.
Pour faciliter l'utilisation des filtres on aura intérêt à s'équiper d'une roue à filtre manuelle, ou pilotable par PC (il existe des modèles avec 7 positions pour filtres).

 Calibration de l'horloge du PC

Quelque soit le logiciel utilis√© pour l'acquistion, vous devez vous assurer que votre PC est √† l'heure pour que vos images puissent √™tre utilis√©es (la position des formations sur les images d√©pendent de l'heure d'observation). Utilisez Windows pour synchroniser automatiquement la date et l'heure de votre PC: sur Windows XP,bouton droit sur l'heure en bas √† droite de votre √©cran, "Ajuster la date/heure", puis:


 

 Temps de saisie maximum

Temps de saisie de la séquence images, à ne pas dépasser afin de rester en deçà du pouvoir séparateur instrumental:

Par suite de la rotation de la planète sur elle même, un point de l'équateur, vu par l'instrument d'optique utilisé, parcourt un petit angle apparent qui ne doit pas dépasser l'angle dit pouvoir séparateur de cet instrument. Il faut s'assurer que la durée de prise de vue est inférieure au temps de rotation de la planète correspondant au pouvoir séparateur de l'instrument divisé par 2 (théorème de Nyquist, pour assurer un échantillonage correspondant à la précision voulue). La formule correspondante (en ignorant l'effet de phase) est la suivante:

Durée film maxi (min)= (temps rotation planète (min) /PI) * (12 (cm)/ diamètre instrument (cm)) / (diamètre apparent planète ("))/ 2

Voil√† ce que cela donne pour nos plan√®tes favorites - il s'agit de valeurs th√©oriques, en pratique on peut pousser plus l'exposition :

Néanmoins le logiciel WinJupos permet de s'affranchir de cette limite, en compensant la rotation de la planète entre différentes acquisition, sur une acquisition longue, ou entre différents filtres. Consultez les guides de dérotation winjupos pour voir comment faire.

 Traitement d'images plan√©taires

Une fois vos acquisitions réalisées, vous allez pouvoir les traiter.Quelques étapes essentielles pour cela, la sélection et l'addition des images, un traitement de "renforcement", éventuellement de la dérotation, et une mise en forme finale.

 S√©lection et addition des images

Des logiciels gratuits sont spécialisés dans cette étape, Autostakkert! et PIPP. D'autres logiciels comme Registax ou Avistack réalisent cette étape en plus d'autres fonctions.

 Traitement de renforcement

Un bon traitement ne doit pas se voir, il faut √©viter de faire monter le bruit de mani√®re trop visible. Un traitement souvent utilis√© est celui de renforcement par ondelettes. Registax impl√©mente cette fonction tr√®s bien, Avistack en propose √©galement. D'autres traitements type retrait de masque flou sont possibles au travers d'outils classiques de retouche d'images.

 D√©rotation

Le logiciel WinJupos permet de compenser la rotation de la plan√®te entre diff√©rentes acquisition, sur une acquisition longue, ou entre diff√©rents filtres. Consultez les guides de d√©rotation winjupos pour se faire.

 Mise en forme finale

N'importe quel outil de retouche d'image vous permettra de bien cadrer vortre image, de maximiser l'histogramme (pour avoir une plan√®te qui ne para√ģt pas trop sombre), et d'ajouter les informations n√©cessaires avant de nous envoyer vos images!

 Guides sur les traitements d'images et plus

Présentation Autostakkert!2 (dans la 2ème partie) par Christian Viladrich
Tutoriel sur PIPP de Marc Patry

Présentations Registax
par Sylvain Weiller
Tutoriel Avistack par Marc Patry

Guides de dérotation winjupos par Christophe Pellier, Marc Delcroix, Frédéric Brion
et les pr√©sentation g√©n√©rales sur l'imagerie plan√©taire par Christian Viladrich et sur l'imagerie plan√©taire: nouvelles cam√©ras et nouveaux traitements, par Marc Delcroix