Séparer signal et défaut

Bonsoir à tous
Une question technique dans le traitement d’images.
En astro pour obtenir de bonnes images, principalement on traite le dark et le flat pour retirer ces défauts du signal.
Mais ces dark et flat, ces défauts, sont obtenus séparément.

Je me demandait si on ne pouvait pas séparer le signal des défauts entre guillemet directement sur les images acquises.
I = S + D où I est l’image résultante, S le signal et D le défaut.
Je pose cette question pour d’autres applications où le dark et le flat ne sont pas réalisables séparément.
J’imagine par exemple faire tourner l’appareil d’acquisition par exemple tous les 45° et donc on obtient 8 images. Sur chacune d’elles le signal tourne de 45° mais le défaut lui reste fixe et commun pour toutes les images (un peut comme un dark).
Serait-il alors possible de retrouver le défaut pour le retirer de l’image et retrouver le signal seul ?
Quelcun aurait une méthode à proposer ?

Je ne prends que l'exemple du dark, pour le flat : il est peut-être partiellement calculable par la géométrie de l'optique.

Le signal dark.
Il est basé sur l'agitation thermique "quantique" qui comprend une valeur aléatoire qui se dilue avec le temps. Mais aussi intrinsèquement la valeur de cette "constante" est due à des propriétés physiques (micro-électronique) du photosite.
Interviennent : les variations des propriétés géométriques du photosite, les variations de conduction électrique (due au dopage) ; en bref une grande disparité du à la fonderie du composant.
En microélectronique les variations sont énormes individuellement, il n'est pas impossible de rencontrer des variations de 1 à 10 en valeur pour une surface dont l'image du calque de photogravure semble uniforme.
Tous se base sur la fiabilité et régularité du process et des ratios des valeurs géométriques quand il s'agit d'électronique numérique.
Dans le cas de l'analogique, il est extrêmement difficile de maîtriser parfaitement ce qui va être l'état absolu de chaque photosite.
La constante associée à la valeur du signal thermique et la valeur de gain du photosite va varier beaucoup.

Sur les grandes durées d'exposition, la partie aléatoire de la valeur de dark de chaque photosite devient négligeable versus la moyenne.
La mesure de quelques darks sur des durées accumulant plusieurs électrons équivalent permet d'élaborer un dark fiable (trouver la constante du photosite) associé à la matrice de pixel.

Inversement prendre un échantillon d'images ou tu vas rencontrer deux variables inconnues rend la tâche de discrimination de la valeur du pixel image de la valeur du dark plus compliqué que la méthode de mise à zéro du signal.

Pour le flat : pour la partie microélectronique, c'est du même type, trouver le gain de chaque photosite en discriminant sur plusieurs inconnues ça devient du casse-tête chinois.
Prendre un bon niveau de gris sur une image uniforme en luminosité élimine une inconnue de l'équation.

Par méthode statistique la convergence sur plusieurs inconnues relève du noeud gordien.

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Pour résumer, on sait ce qu'on cherche à déterminer :
1) la constante d'agitation thermique du photosite.
2) la gain associé au photosite.

On prend la mesure en fonction absolue du temps d'exposition plutôt que d'extraire les constantes et de les remultiplier ensuite.

Ca s'avère fiable d'autant qu'il peut y avoir des fuites entres photosites...
ça peut rendre constante d'agitation thermique dépendante de la position du pixel ou le gain non linéaire... la poisse.

Un bonne bibliothèque de darks à température connue et de flat en fonction de la luminosité adaptée à tes captures : l'expérience fait que ça marche plutôt bien il donne une bonne représentation des propriétés du capteur.

[Ce message a été modifié par lyl (Édité le 12-08-2017).]

lyl : oui pour le dark, par contre le flat ne sert pas en premier lieu à mettre en évidence le PRNU (écart de sensibilité ou de gain d'un photosite à l'autre), mais le vignetage et les ombres de poussières. De toute façon le PRNU devient vite négligeable à partir du moment où on fait du dithering (voulu ou subi).

CPI-Z : déjà ton équation I = S + D est vraie seulement pour le dark, pour le flat c'est multiplicatif (I = S/D ou S*D)

Secondo, tu as deux inconnues dans ton équation : S et D. Or je suis sûr que tu te souviens de tes cours de collège de 3ème, où pour résoudre un problème à 2 inconnues il faut...2 équations. Donc 2 images : ta brute, et ton "défaut" (donc flat ou dark). Celui qui arrivera à résoudre un problème à 2 inconnues avec une seule équation aura droit aux prix Nobel (enfin à son équivalent pour les maths, la médaille Fields)

Donc à partir d'une seule image on ne peut pas, par contre à partir d'un ensemble d'images ça peut s'envisager, mais ça risque d'être compliqué et peu efficace. Par exemple pour ton flat "tournant", il va falloir beaucoup d'images, et je ne crois pas que ce soit plus compliqué de faire un flat que de faire plein de photos en faisant tourner l'appareil...à moins que tu aies un exemple précis de situation dans laquelle le flat est vraiment impossible ?

[Ce message a été modifié par Thierry Legault (Édité le 12-08-2017).]

Merci Thierry, il va s'en dire que mon expérience en flat avoisine le zéro.
Pas eu trop besoin pour l'instant avec la 80mm, j'ai préféré sortir la soufflette et le chiffon microfibre pour le train optique.

Ceci dit, j'en remets une couche. Je suis toujours pessimiste sur la régularité des processus de fonderie en micro-électronique.
C'est sans doute meilleur maintenant qu'il y a 25ans.

Je retiens ton point sur le dithering : encore une bonne raison de sur-échantilloner en utilisant une barlow.
Je vais finir par acheter ton bouquin.

"la régularité des processus de fonderie en micro-électronique.
C'est sans doute meilleur maintenant qu'il y a 25ans."
Oui, passer de 7 microns à 13 nanometres, ça aide un peu pour la capabilité et la répétabilité des process dans les grandes structures telles que les photosites...

[Ce message a été modifié par BGI (Édité le 12-08-2017).]

10nm .. cannonlake
Mais il n'y a pas que la gravure bien au contraire la géométrie est la partie la plus stable.
C'est le dosage du dopage qui était le plus difficile du temps ou je faisais encore du visible. (un peu en dessous du micron)

Désolé, mais je me suis mal exprimé.
Mon but n’est pas de traiter le dark ou le Flat par une autre méthode que celles utilisées habituellement. J’avais pris ces exemples parce qu’ils sont connus en astro. Et aussi parce que le défaut que je cherche à isolé ressemble à un dark mais avec beaucoup plus de lumière (avec des valeurs comparables au signal.

Non, je cherche a séparer S de I dans I = S + D
Serte une équation à deux inconnues est insolvable. Mais par rotation (par exemple de 8 x 45°) D est commun à toutes les images, et S identique à lui même tourne d’un angle connu les fameux 45° dans chaque vue.
8 équations à 9 inconnus c’est insolvables, mais avec l’angle connu c’est peut-être possible ?

Je pose cette questions qui me tiens à cœur car par exemple lors de la prise de vue d’interférogramme le laser ou l’interféromètre optique génèrent des défauts. Mais on ne peut pas créer d’interférogramme sans objet qui lui permet de créer l’interférogramme. Donc en faisant abstraction des défauts de la caméra (dark, flat et autres …) On a bien I = S +D
Dans cette exemple on peut faire tourner l’objet seul ou le laser seul ou l’interféromètre seul ou encore l’interféromètre + la laser ensemble …
On est pas limité à de simple rotation centrales (par rapport aux images). On peut aussi imaginer des translations connues … Bref les portes restes ouvertes et je suis preneur de toute bonne idée.

Lyl, effectivement, le controle de la diffusion des dopants est important aussi... je parlais de la géometrie pure, dsl

je ne sais pas ce que tu fais comme imagerie lyl, mais tout instrument présente du vignetage, plus ou moins selon son type et certains paramètres de conception (bafflages, dimensions des optiques et de certaines pièces mécaniques...), mais toujours visible avec un grand capteur type APS-C et a fortiori 23x36. De toute façon il y a une composante géométrique incontournable (les rayons principaux arrivent de manière oblique en bord de capteur, donc donnent un éclairement moindre par unité de surface, de la même manière que le Soleil chauffe moins le sol en hiver qu'en été). C'est bien plus sensible que le PRNU !

Pas eu vraiment besoin jusqu'à présent avec la cam ASI185MC et la lunette APO.
J'en ai fait très peu avec l'équivalent APS-C (ASI071) jusqu'à présent.

très petit capteur et lunette, c'est vrai que ça minimise grandement le phénomène

En APS-C, si tu pousses un peu les niveaux comme souvent en CP, tu devrais bien le voir

[Ce message a été modifié par Thierry Legault (Édité le 13-08-2017).]

Yep tout à fait d'accord, j'ai vu ça dans les coins, sur les Pléïades.
Te marre pas, j'ai recoupé l'image utile après coup. Mais si je le vois, ça doit être assez important en ratio.
Myriam
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Je précise : la première prise que j'avais faite était avec un réducteur Kepler 0,75x
Ca ne le fait pas de façon ostensible avec le flattener du constructeur. (pleine lumière sur du APS-C pour ce triplet FCD1)

[Ce message a été modifié par lyl (Édité le 13-08-2017).]

Si j'ai bien compris, personne ne peut proposer de solution ?

ben c'est un peu la quadrature du cercle que tu demandes là, ça se trouve pas sous le sabot d'un cheval !