alx

Je ne suis pas sûr de la justesse de la déduction : si on filtre par un median 3x3 une image ne contenant _que_ du bruit blanc (donc indépendant de la fréquence, contrairement au bruit dit télégraphique en 1/f) , l'image résultante aura _aussi_ une baisse du niveau de bruit. Désolé de ne pas avoir remarqué votre message l'autre jour, en commentaire à l'un des miens. Je me permet d'y répondre seulement maintenant. Il est évident qu'un filtrage médian réduit le bruit quel que soit ce bruit. Ce que je voulais dire est que c'est à peu près le seul moyen de réduire le bruit RTS (''télégraphe''), caractéristique des CMOS. En effet, alors que le RTS ne touche que quelques dix millièmes des pixels d'une image, il double pourtant la valeur apparente de ce qu'on appelle le ''bruit de lecture''. D'où une évaluation possiblement biaisée du rapport signal à bruit global. Le prix à payer est en retour un lissage de l'image: avec un léger gain en sensibilité puisque le sigma est diminué par le facteur sqrt(pi/2) (cas gaussien ou Poisson avec beaucoup d'électrons), mais aussi une légère perte en résolution (par un facteur d'environ 1.4 (j'ai oublié la valeur théorique exacte)). Au total, je suis persuadé qu'il y a avantage à effectuer un filtrage median préalable sur les images individuelles produites par une caméra CMOS. J'irai même plus loin: il devrait être déjà fait dans la caméra, qui délivrerait ainsi un signal statistiquement mieux gérable.

Qu'appelez vous "offset" ? S'agit-il de la réponse de la caméra en l'absence de signal optique (qu'on pourrait alors plutôt désigner par "zéro" ou "noir moyen" (master dark)) ? Et comment, plus précisément, l'estimez et l'utilisez vous?

Oui, car le RTS est un "bruit" assez vicieux, propre aux CMOS et souvent mal connu des astrams. Il se manifeste en général par le fait que certains pixels défaillants, heureusement peu nombreux, oscillent irrégulièrement entre plusieurs niveaux, - sans rapport avec le nombre de photons reçus -, quelque fois à des niveaux très forts (d'où une confusion fréquente avec le phénomène de "pixels chauds"). Du coup le niveau correspondant du "master dark" (donc la valeur moyenne de ces niveaux, qui n'est en général égale à aucun d'entre eux ) se soustrait très mal de l'image brute pour laquelle on cherche à caractériser le niveau de base du signal optique. De plus si on applique ultérieurement à l'image un filtrage convolutif (gaussien ou autre) dans le but de "lisser le bruit", on élargit en réalité le défaut aux pixels sains qui se trouvent autour. La (presque) seule solution est en effet d'effectuer avant toute autre opération un filtrage (non linéaire) par la médiane. L' inconvénient étant qu'il n' y a pas d'algorithme rapide pour le faire lors de l'acquisition. Heureusement, un filtrage 3x3, c'est-à-dire le moins lourd en calculs, semble suffire. (Pour fixer les idées, un filtrage median 3x3 demande actuellement plusieurs dizaines de millisecondes pour une image d' un megapixel, sur un PC déjà assez musclé). C'est pourquoi, je pense qu'il serait utile que les fabricants de caméra l'intègre (en option) dans le FPGA de sortie de la CMOS, comme ils le font d'habitude avec le "binning" qui, lui, peut être facilement réalisé en aval de la caméra. alx.

Merci à C.Buil pour cette explication pédagogique. Il faudrait aussi s'entendre sur ce que signifie ''bruit de lecture": à mon avis, dans un CMOS il est principalement constitué par le bruit RTS, dit ''de télégraphe''. Par exemple, sur ma caméra ASI120MM, je trouve expérimentalement un RON de 4.7 e,- au gain de 30 et en posant 300x1 seconde (pour éliminer la contribution du courant d'obscurité) -, très proche de la valeur donnée par ZWO. Mais si j'effectue un filtrage median 3x3 (le fameux CMED de C.Buil), ce bruit tombe à 2.1 e seulement (certes au dépend de la résolution, il faut donc faire le bilan en fonction du type d'observation). Je ne suis pas persuadé que le RTS , qui est constitutif du composant CMOS, diminue vraiment avec le gain de la chaîne d'amplification en aval.

Oui, il y a en effet un léger effet du gain sur le bruit de lecture qu'on peut voir aussi sur les notices des constructeurs (J'ai modifié la dernière phrase un peu trop catégorique de mon précédent message pour en tenir compte). Je n'en connais pas la vraiment l'explication. Quelqu'un sait il si c'est un effet suffisamment net et exploitable pour définir les conditions d'observation ?

Le rapport signal sur bruit (le pouvoir de détection) augmente avec le temps d'intégration. Mais cette augmentation idéale est multipliée par la racine carrée du signal divisé par la somme du signal et du bruit de lecture (je le parachute ici, mais c'est assez facile à montrer et se trouve exprimé , je crois, dans une formule donnée par C.Buil un peu plus haut dans ce fil). Il y a donc intérêt à avoir le bruit de lecture le plus faible possible. Les valeurs du signal et du bruit sont ici évaluées en électrons (ou photons via le rendement quantique). C'est indépendant du gain de la caméra, au moins au premier ordre.

Un changement de gain de la caméra est juste un changement de l'échelle numérique, signal et bruits vont varier en proportion. Il ne va rien changer à la statistique du signal optique, sauf dans le cas particulier décrit par C.Buil, pour diminuer éventuellement l'effet d'arrondi aux valeurs entières. Cela suppose néanmoins que la réponse de la caméra soit linéaire (sortie proportionnelle à l'entrée), ce qui est en général le cas pour les CMOS. Des tests en vraie grandeur sont utiles pour s'en convaincre.

Ok, mais on arriverait quand-même à capter les chuchotements ? Non, pas s'ils étaient noyés dans le bruit qui aura été augmenté d'autant

Oui. Dont acte. J'ai très mal raisonné. Mais est-ce que je me trompe (une fois de plus ) en disant que nous parlons maintenant de la courbure de champ, qui n'est pas à proprement un défaut optique du télescope (la parabole pouvant être parfaite), mais qui entraine une dé-focalisation centre-bord (oculaire non corrigé ou capteur plat) ?

C'est ce que j'ai trouvé aussi en faisant un peu de bibliographie (car l'optique n'est pas ma spécialité). En y réfléchissant un peu, même au bord d'un champ de 1° (0.009 radian), cela m'étonnerait que la PSF soit sensiblement modifiée ...

Oui, c'est vrai j'oubliais la distorsion. As-tu un ordre de grandeur pour un miroir parabolique à, disons, F/D=5 ?

En prenant une psf interpollée des plus proches. Enfin je suppose. Je ne comprends pas ce qui te gêne. On a parfaitement le droit d'appliquer un filtrage local sur une image, à fin d'amélioration empirique. On peut même appliquer des techniques de filtrage par déconvolution (mais qui implique qu'on connait le filtre par lequel l'image a été antérieurement convoluée). Tout cela est de la restauration d'image classique. Ce qui me gène, c'est que si le but de la déconvolution du logiciel en question est le suivant (je cite) : "The training methology additionally includes a deep understanding of the common point spread functions that astronomical images are subject to, including variations caused by atmospheric turbulence, optical scattering, acquisition issues such as guiding errors, and optical distortions such as coma and chromatic aberration" alors il y a quelque chose qui cloche puisque la fonction d'étalement (PSF) produite par les différents phénomènes optiques mentionnés est unique sur la totalité de l'image. Chaque pixel de l'image est déterminé par TOUS les points de la pupille d'entrée. Autrement dit, si après déconvolution par une PSF, une étoile au centre de l'image est ponctuelle alors que celles en périphérie sont allongées, c'est qu'il y a un terme de coma qui a été négligé et que la PSF utilisée est fausse, même si elle donne un résultat correct au centre. Cette cuisine m'inquiète, ainsi que le slogan d'utilisation de l' I.A. sur laquelle j'aurais beaucoup à dire (sans compter la référence aux images du JWST dans l'infra-rouge peu utilisé par les amateurs...). En outrant un peu ma pensée , si je voulais épater mes copains, ce serait plus rapide de remplacer les images de ma caméra par celles du HST, convenablement dégradées.

Je comprend que l'on puisse faire des opérations locales sur la pupille d'entrée du télescope, c'est-à-dire sur le front d'onde: c'est d'ailleurs ce que fait l'optique adaptative. Mais quel est le sens physique d'une "déconvolution locale sur l'image" ? Chaque point de l'image est la contribution de TOUS les points de la pupille. C'est pour cela que l'on peut utiliser le concept de (dé)convolution par une PSF. L' opération mentionnée me semble être une simple technique d'amélioration d'image (comme un moyennage ou un filtrage local), mais sans rapport avec une quelconque correction du système optique télescope+atmosphère. Donc arbitraire, même si l'esthétique est au rendez-vous ...

Voilà une formulation qui me paraît bien étrange et m'inspire beaucoup de méfiance: pour les auteurs de ce logiciel qu'est-ce qu'une déconvolution ? qu'est-ce qu'une PSF ?

Oui, tu l'as dit. Si c'est compliqué c'est parce qu'on ne se trouve pas seulement entre astronomes amateurs mais aussi dans un univers marchand. Il y a quelques années, les constructeurs (et vendeurs) de télescopes ont motorisé leurs montures, de manières dispersées et souvent incompatibles. Le système le plus répandu (originellement Nexstar) s'appelle maintenant Synscan (chez Skywatcher). Il y en a d'autres pour d'autres marques. Devant cette situation, des astrams, adeptes de l'informatique non propriétaire, ont développé ASCOM afin d'obtenir un système générique, indépendant de la marque du télescope. Ils ont même intégré d'autres fonctions que les mouvements du télescope: gestion des caméras, des filtres, des alims, etc... Par dessus cela, d'autres logiciels ont été créé (SkySafary, Nina, Stellarium, etc...) qui utilisent ces outils bien pratiques en informatisant l'astronomie d'amateur derrière de beaux écrans. Ton problème c'est que personne ne semble avoir encore pensé à ajouter un joystick pour remplacer la raquette ...