Co je astronomické zpracování obrazu?

Astronomické zpracování obrazu je metoda čištění obrazů pořízených vesmírnými dalekohledy nebo zvýraznění prvků obrazů tak, aby se zvýraznily určité hvězdné prvky. Technologie zpracování obrazu za tímto účelem zahrnuje jak filtry, tak další vestavěnou dalekohledovou technologii známou jako předzpracování obrazu, a poté práce se snímky pomocí softwaru pro zvýšení rozlišení objektů v prostoru a zaostření dalších aspektů obrazu. Zatímco úpravy obrázků se liší v závislosti na zaměření výzkumu a na tom, co je žádoucí pro konečný výsledek obrazu, techniky zahrnují několik standardních přístupů.

Rutinní zpracování astronomického obrazu nejprve zahrnuje řadu základních kroků. Kalibrace obrazu, zarovnání a redukce šumu jsou důležité pro mnoho typů astronomických snímků. Kalibrace vyžaduje odstranění nežádoucích dat nebo záznamů signálů z obrázků, jak jsou pořizovány, takže to, co je studováno, může být zaznamenáno jasněji.

Pro zvýšení kvality a hustoty obrazových dat lze použít zarovnání a stohování obrazů na sobě pomocí softwaru pomocí pevných referenčních bodů. To zahrnuje procesy, jako jsou procesy používané americkou Národní leteckou a kosmickou správou (NASA) nazvanou Drizzle technika, která pracuje na snímcích pořízených z kosmického dalekohledu Hubble. Technika Drizzle zaostřuje obrázky tím, že naskládá několik vzorků na sebe, aby vytvořila rozlišení s hustotou pixelů, která je vyšší než kterýkoli jediný obrázek.

Algoritmy zpracování obrazu v softwaru také usnadňují redukci šumu. Snímky založené na vesmíru mohou mít náhodný šum z radiačních efektů nebo světelných odrazů ze Země a k filtraci se používá několik metod. Metoda dolního průchodu redukuje vysokofrekvenční šum, kde vyhlazení okrajů eliminuje aberace v obrazu, který vypadá jako okraj objektů, ale ve skutečnosti jsou to pouze zkreslení.

Většina astronomických fotografií je zaznamenána v řadě šedých tónů pomocí zařízení Charge Coupled Device (CCD), které nicméně obsahuje barevná data zabudovaná do obrázku. To vyžaduje nutnost mechanismu zpracování astronomického obrazu, který by zaměřil obraz na oblast zájmu. Techniky vizualizace obrazu to provádějí pomocí širokého spektra filtrů, které zvýrazňují určité oblasti obrazu a minimalizují ostatní. Patří mezi ně změna takových prvků v obrazu, jako jsou jeho jasové kvality, stejně jako filtry pro primární barvy červeného, ​​zeleného a modrého světla, pro efekty vodíkových plynů v prostoru a další.

Filtrování obrazu používané při astronomickém zpracování obrazu je vyladěno na specifické vlnové délky světla a obvykle je navrženo tak, aby fungovalo jako širokopásmové nebo úzkopásmové. Širokopásmové filtry umožňují zaznamenat mnoho vlnových délek světla, například všechny variace na jedné barvě červené ve viditelném spektru. Úzkopásmový filtr blokuje veškeré světlo s výjimkou obvykle jedné charakteristické vlnové délky, která je filtrována až na úroveň několika nanometrů nebo miliardtin metru. Při studiu různých oblastí vesmíru, jako jsou galaxie, je vybrán širokopásmový filtr, zatímco konkrétní hvězdné objekty, jako jsou planety, hvězdy nebo asteroidy, mohou být místo toho zaměřeny na konkrétní úzkopásmový filtr.

Mnoho fotografií objektů ve vesmíru prošlo velkým množstvím úprav před jejich uvolněním na médium po zpracování astronomického obrazu. Vzhledem k tomu, že astronomický výzkum pracuje podrobně s obrázky v šedém měřítku, je skutečná barva reprezentace oblasti prostoru konstruována podle skutečnosti přiřazením barev na základě vlnových délek světla v obrazu pomocí softwarových nástrojů. Veřejné snímky lze často také skládat z falešných barev, které jsou vybrány pro jejich schopnost zvyšovat estetickou nebo ostrou kvalitu objektů v obraze.