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PixInsight 1.8 快餐式操作全纪录

10 02月
作者: 田麦 |分类:天文资料 | 转载时间:2020年02月10日
【特别声明】 本文摘自网络,原文 作者/网站: 田麦
       在天文界,后期软件PixInsight1.8像神一般地存在。它博大精深,操作繁复,效果出色。值得天文发烧友在其中折腾。
现在,我们尝试在Pi1.8的莽莽森林里趟出一条小路。本文通过使用PI 1.8对NGC253素材快餐式后期的全程描述,让久在森林外徘徊的人也能随之一窥究竟。从而增强信心并在日后不断加深对PI 的了解。


(本文所用到的NGC253素材(Asi071cool-偏、暗、平、亮)
感兴趣的不妨下载来试一试。)


打开Pi1.8。菜单栏在顶部,往下依次是工具图标栏和桌面。右侧垂直分布的是自定义的插件标签栏
PixInsight 1.8 快餐式操作全纪录


下面开始工作:
一、选片(blink)——剔除拍摄不良的照片
1、点击process--all--blink,出现blink弹出窗
2、点击下部左起第一个文件夹图标,可以导入你所需要筛选的一组照片(比如一组平场flat),导入后屏幕将出现图片浏览窗。如果原始图像是黑乎乎的模样,点击blink窗左上角 “自动拉伸” 图标后,图像将会正常显示。
3、点击左侧的三角形播放按钮,图像将一帧一帧地显示(播放间隔2秒比较合适)。
4、当看到拍摄不良的照片时(云雾遮挡、失焦等),停下来。用cirl+鼠标点击这个文件名,让其在列表中变“橙色”,然后点击窗口下方左起第五个图标,可以把这个文件移出原文件夹,存到另一个新文件夹中(你可把它取名为“排除”文件夹)。这么一来,原文件夹剩下的就是好照片了。(因为你拍的每一张照片都很宝贵,blink是不提供删除文件的操作的。)
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(使用说明:blink提供了的两套文件操作方法。有别于您平日的习惯:
A、只看不做——对文件列表的勾选操作、工具图标中的打叉操作一律是针对“看”(显示图片)的,无论勾选与否,呆在文件夹里的原始图片不会发生任何变化。
B、又看又做——当用cirl+鼠标点击使某个文件名在列表中变橙色之后,才能“做”---使选中的文件能真正移动---从原来的文件夹移出或拷贝到新地点

此外、点击工具栏的“剪刀”图标,还可剪切图像中的一小部分,拷贝到新地点。图像中拷贝范围的选择可通过鼠标在小窗中通过滚轮缩放绿框,鼠标移动绿框的位置而决定。此操作可以对文件成批处理。)
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二、图片的预处理叠加(Batchprocessing)
这是一个极其强大的工具,可以将照片预处理(减暗场平场对齐)和叠加一次搞定!
1、点击:SCRIPT--Batch Processing--BatchProcessing,出现弹出窗。
2、点击“Add Bias”,导入一组偏置文件。各项参数设置如图
(如果预处理的照片数目少于8张,则Rejection algorithm选择:Percentile Clipping)
3、点击“Add dark”,导入一组暗场文件
4、点击“Add Flat”,导入一组平场文件
以上均参照bias组,如图参数设置。
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5、点击“Add light”,导入一组亮场文件。
千万记得要选一张亮场图片,放到Registration Image里,作为亮场叠加时的参考图像;还要在OutputDirectory里指定一个目录,存放处理后的图像文件子目录。
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6、“run”运行前,请点击“diagnostics”(诊断),可预先判断导入文件的各项参数是否匹配。如不匹配会指出原因(很多时候是各个文件的像素大小不匹配、或者bin值不匹配等),如出错了会有具体报告,如下图(这里大概的意思是:叠合的暗场文件少于8张,参数要用 Percentile Clipping)
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此时你点OK,便可返回修改。当再次诊断都没问题了,则显示“OK”,很贴心。如图。
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7、最后,可以点击“Run”运行了。左边的控制台窗口不断跳动的字符呈现着运行的过程,运行时间视文件多少而定。一般为5~10分钟。此时可以去喝杯咖啡了。

8、运行后如果没有报错,就是处理成功了。叠加后的亮场文件将自动保存在前面指定的工作目录内的master子目录里。

9、当Batchprocessing 使用完毕后点击退出界面,然后点击插件小窗右上角右起第二个按钮,插件将退出并变为插件标签。日后再用这个插件的时候,只要点击该标签,并在出现的插件窗中点击下部的圆圈(应用),则这个插件将重新出现在桌面上。
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顺提一句,PI的插件还可以通过拖动左下角的小三角形到桌面的方式创建该插件的标签。当下次再使用该插件时,只要点击该标签,插件就打开了,不用到下拉菜单中费力寻找了。如果不用此插件了,只要点击插件窗口右上方右起第二个按钮,插件又会恢复为标签状态----这是多么的方便。如上图显示的桌面右侧就布满了插件标签。

三、屏幕拉伸功能STF (Screentransferfuntion)
亮场叠加处理完毕了,用鼠标双击PI桌面,在弹出的文件选择窗中找到master子目录中已经叠加好的亮场文件:light-binning_1,并打开它,此时图像处于线性未显影状态,黑乎乎的一片。没关系,此时应该用STF进行屏幕拉伸了。
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1、点“Process”--“AllProcess”--“Screentransferfuntion”(屏幕拉伸功能),出现该插件弹出窗。
2、点击插件窗口左侧的“自动拉伸”按钮,经过屏幕拉伸,图像便显示正常了。(窗口左侧上方按钮的功能是绑定或解绑RGB三色通道,按需使用)
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这个“自动拉伸”功能的确很有用,今后凡是图像处于黑乎乎状态时都可以通过“自动拉伸”临时恢复正常显示。所以此插件最好一直打开,并把它移到屏幕的右下角随时备用。

四、裁切图片(DynamicCrop),
除去图像中对齐不良的部分、黑边和严重的渐晕
1、点击“Process”--“All Process”—“DynamicCrop
2、下图这组照片是分别在两晚拍摄的,第二晚因相机转过了一个角度,使这组图像叠加时的左下角边缘对不齐。不过没关系,只要用鼠标在图像上有效图像区域中拉框,然后双击图像(或点击打钩图标)裁切掉不需要的那部分图像就可以了。
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五、自动平场(AutomaticBackgroundExtraction)
消除图像由于光污染或光晕引起的光度不均匀现象
1、点击“Process”--“AllProcess”--“AutomaticBackgroundExtraction”
参数如图设置。对平场最终效果影响较大的是:Global Rejection中的2个参数:
光度偏差(Deviation)指整个图片最亮和最暗部分的差异,一般在0.2~2之间。
不平衡度(Unbalance)指整个图片最亮和最暗部分的不平衡度,一般在1~3之间。
2、Correction(修正方法):
如果是光污染引起的天空大面积光度不均匀,修正方法用Subtraction(减法)
如果是光晕之类光度不均匀现象,修正方法用Division(除法)
3、设好参数后,把插件弹出窗左下角的小三角形用鼠标拖动到需调整的RGB图像上,完成本插件的参数和动作对工作对象图像的传递,程序马上便开始工作了。
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4、可以通过自动拉伸(STF)使图片恢复正常亮度,然后再仔细观察调整后的图片,反复调整第1中的2个参数,以图片四处光度基本均匀为好。

如图,自动平场前,左下角偏暗,右上角偏亮。执行自动平场后,光度基本均匀。
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六、动态平场(Dynamicbackgroundextraction)
为进一步消除图像由于光污染或光晕引起的光度不均匀现象。需要自动或人工在图像的天体背景中设置采样点,然后由电脑计算并消除不均匀性。
1、点击Process--AllProcess--Dynamicbackgroundextraction
2、首先将鼠标点击图像一下,图像出现了表示“渐变方向”的十字线,人工判断画面垂直和水平方向光度不均匀的渐变方向,将十字线移到合适位置。
3、此时弹出窗将出现可填写的参数栏。
4、在“采样点生成”(Sample Generation)中,
默认样本半径(Defaultsample radius)一般为5~15。星点密布的取5,星点稀疏的取15
每行样本(Sampleper row)一般为5~10。星点稀疏的取5,星点密布的取10
小样本尺寸(Mini sampleweight)一般取0.4~1.2。如果在下述的“生成”中报错,可以选小一点的值
5、此时先点击“生成”(Generate),图像中将自动出现取样点(圆圈里的灰白×点)。
此时,也可以用人工添加和移动取样点:点击图像中人工判断为背景的位置(避开星点),可以添加取样点,如果所选的位置不适合(取样点包含了星点),则取样点是红色的,可以用鼠标拖动到新位置,直到变绿色为止。
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6、一切都就绪后,在底部工具条打勾运行,插件开始运行。
7、仔细观察调整后的图像,反复调整第4中的参数(可以通过编辑Edit--撤销,取消操作后重做的方法)。直到整个图像的亮度均匀为止。

执行动态平场后,画面的光度更加均匀了。
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七、背景中性化(backgroundneutralization)校准图像背景的色彩
1、点击“Process”--“AllProcess”--“backgroundneutralization”弹出窗参数设置如下
2、首先按ALT+N,鼠标箭头变成“截图箭头”,在天体背景上找一个没星点的区域,用鼠标画出一小片天空背景,并以此作为中性颜色背景的参考区域。此时这小片天空截图名自动变为Preview 01
3、在弹出窗中的“参考区域”(Regioen of interest)中,点击“From Preview ”,选择图片 Preview 01
4、把弹出窗左下角的小三角形用鼠标拖动到RGB图像上,插件开始运行。实现了背景色彩中性化。
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八、图像校色(Colorcalibration)可以校准天体的色彩
1、点击“Process”--“AllProcess”--“Colorcalibration”弹出窗参数设置如下
2、按ALT+N,在图中星云位置中框出一小块图像为Preview 02
3、在白平衡栏的region of interest中打钩,点击“From”,选取图片 Preview 02
4、在Background Reference中 点击“From”,选取第六中的图片 Preview 01
5、把弹出窗左下角的小三角形用鼠标拖动到需调整的图像上,插件开始运行。天体的色彩得到了校准。
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九、反卷积(Convolution)恢复星点的锐度。
由于大气抖动等原因引起星点周边显光晕扩散的模样,通过反卷积的运算后,可使星点显得更细更锐。其操作略为麻烦:      

A反卷积前奏三部曲:提取明度通道、制作星点、范围蒙版
1、提取明度通道:如果对色彩图像进行反卷积,则图像的色彩部分会同时受影响。因影响星点锐利的主要因素是明度。所以只需从图像提取明度通道。反卷积仅对明度通道图像进行处理就行了。
明度通道图像提取的方法是:点击“Image”--“Extract”--“lightness(CIE L*)”后,从原来的图像中提取L通道的黑白图像。
2、制作星点蒙版:如果对L通道图像的星点和背景噪声黑点的全幅图像都反卷积,势必出现除星点外,噪声也同样被增强的不利局面。为此,要制作星点蒙版StarMask),罩在原始图像上,只让星点暴露,接受反卷积。背景部分则不受影响。
制作星点蒙版StarMask)方法是:点击“Process”--“AllProcess”--“ StarMask弹出窗的参数设置如图:
Noise threshold噪波阈值)增大,将屏蔽更多暗星;Scale(级别)增大,将包含更多的亮星
最后把弹出窗左下角的小三角形用鼠标拖动到需调整的亮度通道图像上运行,将出现星点蒙版
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3、范围蒙版,保护星云
星点蒙版只保护星点,星云的细节需要范围蒙版保护。方法是:
点击“Process”--“AllProcess”--“ RangSelection”
如图设置参数。其中lowerlimit的参数的大小最为灵敏,需反复试验。
试验时可以点击左下角第三个圆圈按钮,开启实时预览功能。不断调整,待合适后关闭预览。将左下的三角形拖动到图像中运行,即可得到范围蒙版。
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B、因为反卷积很消耗CPU运算能力,为提高电脑运行效率,需在图像中剪切一小块作试验用。
点击ALT+N,鼠标光标变为剪切光标,在图像中拉框裁切一部分图像。在试验反卷积参数时候,只对这一小块面积操作。试验成功后才应用到整个图像。

现在把刚才制作好的范围蒙版加到明度图像上,让其暴露星云进行反卷积:在明度图像中右键---mask(蒙版)--Select mask(选择蒙版),然后在弹出窗中选Range_mask–ok(在下图中可见红色蒙版罩在图像上,露出了星云)。
现在通过下图中的说明来了解Pi的几个与蒙版有关的图标工具的作用。大家一定要知道的是:点击了“显示”开关可使蒙版不显示,以方便观察。但此时蒙版起的实质的作用不变。图为正向蒙版生效
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图为反相蒙版生效
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C、有了星点蒙版、范围蒙版也加到了明度通道上。反卷积操作终于可以开始了:点击“Process”--“AllProcess”--Deconvolution
弹出窗参数设置如下:
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反卷积中各种参数的意义:
Parametric PSF(猜想星点扩散函数):一般用图中设置即可。
Algorithm(算法):用图中设置,Iterations(迭代次数)30~50次。
Deringing(去振铃光环):可去除星点周边由于运算而出现的多余光环。关键数据是Globaldark,要反复调试。
Local deringing需勾选,并在local support中选择上面做好了的star_mask(星点蒙版)
Wavelet regularization(小波复原正则化):如图设置即可。
一切准备就绪后,把弹出窗左下角的小三角形用鼠标拖动到需调整的图像上,反卷积开始运行。你将会看到处理后的星点变得锐利起来。
当你试验的那小块图像反卷积成功后,证实参数合适了。此时再将左下角的三角拖动到整个明度图像中,从而实现整幅图像的反卷积。

如下图,显然反卷积后星点和星云的细节增强了很多
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十、小波变换降噪ATrousWaveletTransform)---针对天体背景图像进行降噪
这里的降噪操作还是针对明度通道进行的。
因为对整幅图像面积进行全面降噪是不可取的,因为会模糊星点。所以在降噪同时,必须将星点保护起来。
这好办。在第九项中制作的范围蒙版只要进行反相,暴露背景,隔离星云后,就可以进行降噪了。
1、将范围蒙版反相
在明度图像上,右键---mask(蒙版)--Select mask(选择蒙版)--range_mask---Invert Mask (反相蒙版)
2、点击“Process”--“AllProcess”--“ATrousWavelettransform”
弹出窗的参数设置如下
降噪是按照图像中各元素的尺寸大小分层来进行的。
第一层:像素最小的背景噪声
第二层:像素尺寸稍大的背景噪声元素
第三层:像素尺寸更大的图像元素
第四层:尺寸更大的星云图像等
第R层:比1~4层更大尺寸的其它图像
如果运算后星点出现光环,可以点选deringing调节解决。
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3、把弹出窗左下角的小三角形用鼠标拖动到明度通道图像上,执行降噪。将看到降噪后的天体背景平滑了许多。
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十一、缩星(morphologicalTransformation)星体形态转化
缩星需要继续对明度图像进行处理。此时用反相的范围蒙版。
点击“Process”--“All Process”—morphologicalTransformation,如图设置参数。
把左下角的三角形拖动到图像上执行此插件功能
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十二、TVGNR降噪
继续对明度图像进行处理。明度图像中用的是反相的范围蒙版,以保护星点和星云不受降噪影响。

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十三、明度图像和RGB图像合成 “ChanelCombination”
在前面第九到十二项中,一直进行的是对明度通道的操作。最后需要将通过加工后的明度通道的信息和彩色RGB信息融合在一起了。
1、点击“Process”--“AllProcess”--“ChanelCombination”
弹出窗参数如下设置
L通道中选择刚才处理后的明度图像文件
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2、把弹出窗左下角的小三角形用鼠标拖动到前面已做完了ABEDBE之后的RGB图像上,明度和彩色图像合成成功。

十四、Histogramtransformation”(直方图拉伸)将前面的线性图像变为非线性。以输出显影后的图像。
前面第三到十三项的各种操作全都是基于线性图像的操作(即图像中每个元素只处于接收光子数目多少有关的原始状态)。通过屏幕拉伸,虽然明显地看到质量不断地提升,但这仅仅是屏幕显示的变化而已。实质上,到现在为止,原始图像的像素并没有发生实质性的变化。如需要输出图像,则需要将图像变为非线性图像才能显影并输出符合一般人视觉的图像。
点击“Process”--“AllProcess”--“Histogramtransformation”(直方图拉伸)后
先在“Screentransferfuntion” 窗口中点击自动拉伸 1,
然后把左下角的小三角形2,用鼠标拖动到“Histogramtransformation”窗口底部的栏3之中,
点击“Screentransferfuntion” 窗右下角的打叉图标(reset)4 (重置一下)。
最后将 “Histogramtransformation” 窗口左下角的小三角形5,用鼠标拖动到已经处理过的RGB图像6 之中。瞬间,图像就由线性变为非线性。可以输出了。
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十五、曲线调色(curvestransformation)
在这里,我们对非线性图像作曲线调色,调节亮度曲线和饱和度曲线。
1、  点击“Process”--“All Process”—curvestransformation
2、  点击RGB/K后,可以在直方图上调整亮度曲线。点击S,则可以调整色彩饱和度曲线。
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图片经以上调整后最终得到了以下的 NGC253非线性图像
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十二、图像输出
1、点击Pi顶部菜单“FILE”---“Saveas”
2、选择需要存储的文件格式,一般选择PNG或TIFF格式存储。
应该说,此时输出的天文图像还没有达到应有的视觉效果。不过,如要求不高,可将此PNG图像导入大家熟悉的PS中进一步调整。最后完成整个图像的调整流程。

十三、当然如继续利用PI对图像进一步调整,图像的效果一定会更佳。例如:
1、压制过于明亮的星云核心(HDRMultiscaleTransform)需要配合亮星蒙版
2、进一步非线性降噪(TGVDenoise或者ACDNR),需要蒙版配合
3、增强图像对比度LocalHistogramEqualization)需要蒙版配合
4、颜色增强(ColorSaturation)需要蒙版配合
5、Gamma增强(ExponentialTransformation或者CurvesTransform)
6、细节强化(ATrousWaveletTransformMultiscaleMedianTransformUnsharpMask)需要蒙版配合
7、其它方面的强化(MorphologicalTransformationDarkStructureEnhance脚本CloneStamp修复等)
8、为了更精细输出JPEG图像(Resample)对图像进行重新采样
这里就不再一一详细叙述了。

本文前面叙述的是快餐式操作全流程,仅用了PI的小部分功能,却实现了图像从选片开始,到基本可用的图像输出的全过程。但愿本文能对初学者有一定的借鉴作用。
当然,快餐嘛只管解决饥饿问题,并不管吃好。若要吃好,真正用好Pixinsight 1.8,还请大家去阅读PI官方说明书和各位大神所作的PI专题文章吧。

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【深空后期 2 】Siril 0.9.12 中文版快餐式操作实录


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