Che cos'è l'elaborazione di immagini astronomiche?
L'elaborazione astronomica delle immagini è un metodo per ripulire le immagini acquisite dai telescopi spaziali o evidenziare elementi delle immagini in modo che alcune caratteristiche stellari diventino più importanti. La tecnologia di elaborazione delle immagini per fare ciò comporta sia i filtri che altre tecnologie di telescopio integrate note come preelaborazione delle immagini e, successivamente, lavorare sulle immagini utilizzando il software per aumentare la risoluzione degli oggetti nello spazio e affinare altri aspetti dell'immagine. Mentre l'editing delle immagini varia a seconda del focus della ricerca e di ciò che si desidera per il risultato finale dell'immagine, le tecniche prevedono diversi approcci standard.
L'elaborazione periodica di immagini astronomiche comporta innanzitutto una serie di passaggi fondamentali. La calibrazione dell'immagine, l'allineamento e la riduzione del rumore sono tutti importanti per molti tipi di immagini astronomiche. La calibrazione richiede la rimozione di dati o registrazioni di segnali indesiderati dalle immagini mentre vengono scattate, in modo che ciò che viene studiato possa essere registrato più chiaramente.
L'allineamento e lo stacking di immagini uno sopra l'altro con il software utilizzando punti di riferimento fissi possono essere utilizzati per aumentare la qualità e la densità dei dati dell'immagine. Ciò comporta processi come quello utilizzato dalla National Aeronautics and Space Administration (NASA), con sede negli Stati Uniti, chiamata tecnica Drizzle, che lavora su immagini tratte dal telescopio spaziale Hubble. La tecnica Drizzle affina le immagini impilando più campioni uno sull'altro per creare una risoluzione con una densità di pixel superiore a quella di una sola immagine.
Gli algoritmi di elaborazione delle immagini nel software facilitano anche la riduzione del rumore. Le immagini basate sullo spazio possono avere un rumore casuale derivante da effetti di radiazione o riflessi di luce dalla Terra e vengono utilizzati diversi metodi per filtrare questo. Un metodo passa basso riduce il rumore ad alta frequenza, in cui il livellamento del bordo eliminerà le aberrazioni in un'immagine che assomigliano al bordo degli oggetti, ma in realtà sono solo distorsioni.
La maggior parte delle foto astronomiche sono registrate in una serie di toni di grigio usando un Charge Coupled Device (CCD), che, tuttavia, contiene dati di colore incorporati nell'immagine. Ciò richiede la necessità di un meccanismo di elaborazione di immagini astronomiche per focalizzare l'immagine su un'area di interesse. Le tecniche di visualizzazione delle immagini fanno questo impiegando un'ampia varietà di filtri per evidenziare determinate aree di un'immagine e minimizzarne altre. Questi includono la modifica di tali elementi in un'immagine, come le sue qualità di luminanza, nonché i filtri per i colori primari di luce rossa, verde e blu, per gli effetti dell'idrogeno nello spazio e altro ancora.
Il filtro delle immagini utilizzato dall'elaborazione astronomica delle immagini è sintonizzato su specifiche lunghezze d'onda della luce e solitamente progettato per funzionare a banda larga o stretta. I filtri a banda larga consentono di registrare molte lunghezze d'onda della luce, come tutte le variazioni su un colore rosso nello spettro visibile. Un filtro a banda stretta blocca tutta la luce tranne quella di una lunghezza d'onda caratteristica che viene filtrata fino al livello di pochi nanometri o miliardesimi di metro. Quando si studiano diverse regioni dello spazio come le galassie, viene scelto un filtro a banda larga, mentre oggetti stellari specifici come pianeti, stelle o asteroidi potrebbero invece essere al centro di un particolare filtro a banda stretta.
Molte foto di oggetti nello spazio hanno subito numerose modifiche prima di essere rilasciate ai media dopo l'elaborazione astronomica delle immagini. Poiché la ricerca astronomica lavora in dettaglio con immagini in scala di grigi, una rappresentazione a colori reali della regione dello spazio viene costruita dopo il fatto assegnando i colori in base alle lunghezze d'onda della luce nell'immagine utilizzando strumenti software. Inoltre, spesso le immagini pubbliche possono essere composte da falsi colori scelti per la loro capacità di migliorare l'estetica o la qualità nitida degli oggetti nell'immagine.