Co to jest astronomiczne przetwarzanie obrazu?
Astronomiczne przetwarzanie obrazu to metoda czyszczenia zdjęć wykonanych przez teleskopy kosmiczne lub wyróżniania elementów obrazów, aby niektóre cechy gwiezdne stały się bardziej widoczne. Technologia przetwarzania obrazu w tym celu obejmuje zarówno filtry, jak i inną wbudowaną technologię teleskopu znaną jako wstępne przetwarzanie obrazu, a następnie pracuje nad zdjęciami za pomocą oprogramowania w celu zwiększenia rozdzielczości obiektów w przestrzeni i wyostrzenia innych aspektów obrazu. Podczas gdy edycja obrazu różni się w zależności od celu badań i tego, co jest pożądane dla końcowego wyniku obrazu, techniki wymagają kilku standardowych podejść.
Rutynowe astronomiczne przetwarzanie obrazu obejmuje najpierw szereg podstawowych kroków. Kalibracja, wyrównanie obrazu i redukcja szumów są ważne dla wielu rodzajów obrazów astronomicznych. Kalibracja wymaga usunięcia niechcianych danych lub nagrań sygnału z wykonanych zdjęć, aby to, co jest badane, można było nagrać wyraźniej.
Wyrównanie i układanie obrazów jeden na drugim za pomocą oprogramowania przy użyciu stałych punktów odniesienia może być użyte do zwiększenia jakości i gęstości danych obrazu. Wiąże się to z procesami stosowanymi przez amerykańską National Aeronautics and Space Administration (NASA) zwaną techniką Drizzle, która działa na zdjęciach zrobionych z teleskopu kosmicznego Hubble'a. Technika Drizzle wyostrza obrazy, układając wiele próbek jeden na drugim, aby uzyskać rozdzielczość o gęstości pikseli większej niż jakikolwiek pojedynczy obraz.
Algorytmy przetwarzania obrazu w oprogramowaniu ułatwiają również redukcję szumów. Obrazy w przestrzeni kosmicznej mogą mieć losowy szum pochodzący z efektów promieniowania lub odbić światła z Ziemi, a do ich filtrowania stosuje się kilka metod. Metoda dolnoprzepustowa redukuje szumy o wysokiej częstotliwości, w których wygładzanie krawędzi eliminuje aberracje na obrazie, które wyglądają jak krawędź obiektów, ale w rzeczywistości są tylko zniekształceniami.
Większość zdjęć astronomicznych jest zapisywana w serii odcieni szarości za pomocą urządzenia CCD (Charge Coupled Device), które jednak zawiera dane kolorów osadzone na obrazie. Wymaga to astronomicznego mechanizmu przetwarzania obrazu, aby skupić obraz na obszarze zainteresowania. Techniki wizualizacji obrazu wykonują to poprzez zastosowanie szerokiej gamy filtrów, aby wyróżnić niektóre obszary obrazu i zminimalizować inne. Obejmują one zmianę takich elementów na obrazie, takich jak jego właściwości luminancji, a także filtry dla podstawowych kolorów czerwonego, zielonego i niebieskiego światła, dla efektów gazowego wodoru w kosmosie i więcej.
Filtrowanie obrazu stosowane w astronomicznym przetwarzaniu obrazu jest dostrajane do określonych długości fali światła i zwykle ma funkcję szerokopasmową lub wąskopasmową. Filtry szerokopasmowe pozwalają na rejestrowanie wielu długości fali światła, takich jak wszystkie wariacje jednego koloru czerwonego w widmie widzialnym. Filtr wąskopasmowy blokuje całe światło, z wyjątkiem zwykle jednej charakterystycznej długości fali, która jest filtrowana do poziomu kilku nanometrów lub miliardowych części metra. Podczas badania różnych obszarów kosmosu, takich jak galaktyki, wybierany jest filtr szerokopasmowy, podczas gdy konkretne obiekty gwiezdne, takie jak planety, gwiazdy lub asteroidy, mogą zamiast tego być przedmiotem szczególnego filtra wąskopasmowego.
Wiele zdjęć obiektów w kosmosie zostało poddanych dużej edycji przed udostępnieniem ich mediom po astronomicznym przetworzeniu obrazu. Ponieważ badania astronomiczne działają szczegółowo z obrazami w skali szarości, po fakcie konstruowane jest rzeczywiste odwzorowanie obszaru przestrzeni poprzez przypisanie kolorów na podstawie długości fali światła na obrazie za pomocą narzędzi programowych. Również często publiczne obrazy mogą składać się z fałszywych kolorów, które są wybierane ze względu na ich zdolność do poprawy estetycznej lub ostrej jakości obiektów na obrazie.