D'une manière générale les spectrohéliogrammes
sont dégradés par un certain nombre de perturbations
d'origines diverses. Ils nécessitent quelques traitements
en vue de rétablir au mieux la géométrie
de l'image, de rehausser les détails peu contrastés
et d'obtenir un résultat plus esthétique. J'ai donc
abouti un peu empiriquement à une méthode qui répond
globalement au problème. Ces modifications ne respectent
pas la photométrie de l'image.
Voici les étapes du traitement :
Image brute. (Spectrohéliogramme
du 15 septembre 2003)
Application d'un filtre passe-haut matriciel
5x5
Calcul et extraction sous forme d'images
des défauts horizontaux et verticaux :
On calcule
la valeur moyenne des pixels de chaque ligne (courbe blanche)
puis la fonction polynomiale
de degré 4 la mieux ajustée à ce profil. La
différence des 2 profils donne la courbe orange, qui sert
à créer l'image des défauts
dans une direction (A). L'opération est effectuée également
pour les colonnes (B).
La somme de ces
2 images (A & B) multipliée par l'image filtrée
donne le résultat ci-dessous. Les stries horizontales
ont plusieurs origines: irrégularités et
poussières
sur la fente du spectro, poussières sur le capteur CCD,
inhomogénéïté de réponse
des photosites, ... Les stries verticales proviennent de
l'électronique
ou de variations de transparence de l'atmosphère. Dans
les 2 cas, la présence de structures contrastées
(taches, etc) peut générer des sur-corrections.
(
+
)
x
=
...
Cette image qui contient essentiellement
les défauts amplifiés (une sorte de "flat"
de synthèse) est ensuite pondérée (% de
transparence) et soustraite de l'image filtrée. L'ajustement
est fait visuellement jusqu'à réduction maximale
des stries.
Après un ajustement de l'histogramme,
notre spectroheliogramme a cet aspect :
L'étape suivante consiste à
circulariser le disque solaire. En effet, il y a quasiment
toujours une distorsion causée par la vitesse d'échantillonnage
qui n'est pas forcément synchrone avec la vitesse
de balayage du Soleil.
Il reste encore à supprimer le
"fond de ciel" qui est plus marqué au centre
du disque dans le sens des lignes du CCD. Une image "modèlisée"
sert généralement à cette correction.
Comme pour l'étape de "nettoyage des stries",
cette image est pondérée et soustraite de l'image
précédente.
Voici le résultat de cette correction
de "fond de ciel". L'image au centre de la raie
Hα
- hormis les filaments et régions actives - est assez
plate.
La dernière étape vise
à accentuer les contrastes sur de disque et sur les
protubérances.
Pour cela, je sélectionne uniquement le disque (muliplication
par lui-même) pour abaisser la luminosité du
disque en renforçant les contrastes. Ensuite l'histogramme
de toute l'image est ajusté pour éclaircir
et harmoniser
à la fois disque et protubérances.
Traitement optionnel quand les protubérances
sont interessantes : L'image de type "coronographe"
est obtenue en plaçant un masque circulaire sur l'image
de l'étape 10. Colorisation et réglage d'intensité
à vue sous photoshop.
Spectroheliogramme dans la raie D3
de l'Helium
La raie spectrale D3
de l'Hélium ( 587,8 nm ), bien visible en émission
sur les protubérances, est difficile à percevoir
sur le disque solaire où elle peut être en émission
ou en absorption. Après avoir tenté quelques spectrohéliogrammes
à cette longueur d'onde, j'ai pu constater la présence
de structures absorbantes mais d'un contraste très faible.
M'inspirant d'un article de B.J. Labonte (1), j'ai essayé
d'améliorer la mise en évidence de ces structures
absorbantes. La méthode consiste à prendre une image
dans la raie de l'hélium, une autre image à proximité
de cette longueur d'onde dans le continuum, et de faire la différence
des 2 images. ( Idéalement, il faudrait faire des images
moyennes pour chaque longueur d'onde mais, le Soleil tourne vite
sur lui même et il devient impossible de superposer des
images prises à 1/2 h d'intervalle ). J'ai donc pris 2
images à 3 minutes d'intervalle, l'une à 587.6 nm
(gauche) et l'autre à environ 587.3 nm (droite). La prise
de vue date du 14 septembre 2002.
La première étape consiste
à superposer les 2 images. Ceci n'est pas réalisé
parfaitement car la turbulence provoque des petits déplacements
aléatoires (d'où l'interêt d'images moyennes).
Je " lisse " donc un peu les images au préalable
et j'élimine le fond du ciel, source d'artefacts inesthétiques.
L'opération " image Helium - image continuum
+ constante
" peut être ensuite effectuée. On obtient une
image grise, plutôt plate. Il ne reste plus qu'à
modifier contraste et luminosité de l'image pour accentuer
les détails. Beaucoup d'artéfacts se trouvent également
amplifiés mais il peut être interessant de comparer
cette image à celles obtenues en Hα ou en Ca-K.
Ci-dessous à gauche, He renforcé et à droite image de comparaison
Hα.
Ci-dessous: imagerie directe avec acquisition
à la webcam. NOAA 0775 et 0776 le 14-06-2005
(1) Labonte B.J., 1977, Solar Physics, 53, 369-374
Logiciel de traitement d'un spectrohéliogramme
Voici une refonte de mon vieux logiciel de "nettoyage" des spectrohéliogrammes
Ce logiciel permet de supprimer ou de réduire fortement les raies de "transversalium" mais aussi de corriger la géométrie. ainsi que la dynamique de l'image.
Il vous permettra de passer de l'image brute - à gauche - à une image circulaire et moins bruitée - à droite.