Astronomie - Imagerie planétaire avec Iris |
Ce tutoriel va vous aider à traiter avec le logiciel d'astronomie gratuit Iris des films des planètes réalisés avec une ou plusieurs webcams, par la technique du LRGB (caméra n&b pour les détails + webcam couleur pour les couleurs) ou mieux encore du RGB "pur"(caméra n&b pour l'astronomie sur laquelle on place les 3 filtres des couleurs primaires). L'emploi d'une webcam modifiée électroniquement ou d'une véritable caméra astro (Lumenera, DMK,...) à capteur n&b dédié à l'astronomie apporte un gain significatif en terme de résolution d'images.
Avec la technique du LRGB, l'image de luminance obtenue à l'aide de la webcam n&b sera par la suite combinée avec une image couleur, cette dernière ayant été réalisée avec une simple webcam couleur (ou une webcam n&b munie d'un set de filtres R G B conçus pour l'astronomie).
La vidéo visible ci-dessous vous montre ce qu'il est possible d'obtenir en terme de qualité d'image, à partir d'une vidéo pouvant présenter certains défauts. Vous retrouverez l'exemple que j'ai utilisé dans ce tutoriel pour le traitement d'une vidéo de Saturne. J'espère que cela vous donnera envie de vous lancer dans cette aventure passionnante, ou de vous perfectionner avec les traitements d'images des planètes de notre système solaire.
Dernière version d'Iris utilisée : 5.55 Dernière modification : 4 septembre 2008 Fonctionnalités du tutoriel :
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Les prérequis indispensables pour obtenir une image haute résolution en LRGB ou en RGB...
1) Vous devez avoir une webcam ou une caméra astro avec un capteur noir & blanc, qui va servir à obtenir l'image de luminance (L) de la planète. Cette image contiendra toutes les informations utiles (détails), mais il faudra l'associer à une image couleur (RGB) par la suite pour obtenir une belle image détaillée (LRGB) de la planète en couleur. Pour ma part, j'ai acheté une Philips Vesta Pro capteur n&b 1/3" en occasion auprès d'un astronome amateur. Si vous vous y connaissez en électronique, vous pouvez toujours modifier vous-même une webcam en remplaçant son capteur couleur par son homologue n&b!
2) Il vous faut également une webcam à capteur couleur, par exemple une Philips ToUcamPro 3 (ou version antérieure, très utilisée en astronomie amateur) dont la dénomination exacte est
SPC900NC/00. Pour réaliser les meilleures images, optez pour l'achat de 3 filtres de couleur (R, G et B) qui vont s'adapter sur votre caméra n&b pour obtenir des images au top. Dans ce cas-là, plus besoin de webcam à capteur couleur!
Et les petits "plus", qui feront la différence dans la qualité de vos images...
1) Le passage de votre webcam de base (pas les caméras n&b astro DMK, Lumenera,...) en mode Raw vous permet de supprimer la compression des images par le logiciel interne de la webcam. Sans compression, les images des planètes sont de bien meilleure qualité! Pour passer vos webcams en mode Raw, rendez-vous sur le site de Etienne Bonduelle, qui vous fera modifier uniquement le logiciel interne de vos webcams.
2) Ajoutez un filtre anti-infrarouges ( IR-UV cut 31.75mm
) dédié à l'astronomie sur l'adaptateur de la webcam. En effet, les rayons infrarouges émis par les planètes viennent "baver" sur les images, c'est pourquoi il convient de les éliminer par l'adjonction de ce filtre. J'utilise le filtre Baader Ir-cut bien connu dans le monde de l'astronomie amateur, mais les filtres Astronomik sont de meilleure qualité (ils sont malheureusement beaucoup plus chers).
Dans un premier temps, vous allez devoir créer un nouveau répertoire de travail dans votre disque dur. Vous pouvez par exemple le créer sur le disque « C » et l'appeler « filmiris ».
Vous devez libérer plusieurs Go sur votre disque dur avant d'utiliser Iris, car celui-ci va produire de nombreux fichiers volumineux sur votre machine. Si vous ne disposez pas d'un tel espace, vous devrez vous contenter de renommer les nouvelles séquences d'images avec le même nom (ce qui vous empêche de revenir à une étape précédente si vous n'êtes pas satisfait du résultat). |
Allez dans le sous-menu "Réglages" du menu "Fichier".
Une fenêtre apparaît...
Si vous avez crée le dossier « filmiris », le chemin de ce répertoire de travail est « c:\filmiris\ ».
Dans le cas du traitement d'un film couleur, il est préférable de choisir le format d'image PIC. Pour un film acquis avec une caméra n&b, vous avez le choix entre le format PIC et le format FIT. Les autres champs à remplir ne sont pas importants dans ce cas-ci. Cliquez sur OK...
Allez dans le menu Fichiers > Conversion AVI
Indiquez d'abord l'emplacement de votre fichier .avi sur votre disque dur. Par exemple : "C:\saturne.avi". Votre film planétaire étant en n&b, cochez l'option « Noir & Blanc » dans le type des images exportées. Donnez le nom "n" à la séquence à produire si vous n'avez qu'un seul film en noir et blanc (technique du LRGB, le film n&b apportant les détails). Si par contre vous employez la technique du RGB (caméra n&b + filtres: 3 films n&b générés, chacun représentant une couleur primaire) commencez par traiter un des 3 films, par exemple celui généré avec le filtre rouge et donnez "rouge" comme nom générique du canal N&B. Cliquez sur "Convertir".
Cochez la case "Suppression des redondances" pour qu'Iris ne tienne pas compte des images identiques créées par l'ordinateur lorsqu'il ne savait pas suivre la cadence de prise de vue...
Une fenêtre de confirmation apparaît, cliquez sur "Oui"
Après la conversion des images, Iris indique le nombre d'images finales dans la fenêtre de sortie. Ici il y en a 1199. Lorsque la séquence n&b est convertie (nom "n1 -> n1199"), écrivez sur un papier le nombre d'images finales qui ont été converties par Iris.
Sous Iris, la plupart des opérations se font par l'intermédiaire d'un Éditeur de commandes reprenant les différentes commandes utilisées pour le traitement. Commencez par afficher la première image à l'aide de la fenêtre de commande (c'est le 11ème bouton d'Iris en partant de la gauche, qui ressemble à 2 petits paragraphes).
Vous obtenez ceci: Cette fenêtre est très importante! Vous allez l'utiliser pendant tout le traitement!!!
>load n1
(pour plus de facilité, toutes les commandes du tutoriel sont en noir)
Nota :
Déterminez ensuite le niveau ‘i' du centre du disque de Saturne en lançant la commande "stat", puis en cliquant sur le centre du globe:
>stat
Dans mon cas, je trouve i = 231. Notez la valeur retournée par Iris sur un papier, elle vous servira pour la suite!
La fenêtre de commande devrait ressembler à ceci:
Si vous ne voyez pas de taches sur vos images, continuez la procédure (soit en vous attaquant à la rotation de champ, soit en normalisant directement le fond du ciel (étape 5) si vous avez une monture équatoriale).
Si par contre vos images sont affectées par la présence de petites taches, cliquez ici :
De plus, si votre télescope est en mode altazimutal, vous pouvez compenser la rotation de champ qui apparaît sur les images (permet d'augmenter la définition de votre image finale).
Pour cela, cliquez ici :
Passez cette étape si vous traitez un film de la Lune.
Normalisez le fond du ciel des images de la planète (si vous ne l'avez pas déjà fait dans le chapitre consacré aux poussières (flats)). Si vous êtes la personne courageuse qui a appliqué la technique du flat "virtuel" sous Iris, vous pouvez passer cette étape car vous l'avez déjà réalisée! Le principe consiste à choisir une zone de référence de l'image en sélectionnant un petit carré dans le fond du ciel (afin de ne pas trop altérer la partie utile de l'image par la suite, à savoir la planète) avec la souris, puis à lancer la normalisation du ciel dans le but qu'il devienne bien noir.
3 méthodes vous sont proposées. Parcourez-les et choisissez celle que vous préférez!
Allez dans le sous-menu "Normalisation de l'offset d'une séquence..." du menu "Traitement".
Indiquez le nom de la séquence de départ:
« n» si vous aviez décidé de ne pas supprimer de poussières et de ne pas compenser de rotation de champ.
« nflat » si vous venez de faire un flat réel et que vous avez décidé de ne pas en faire un virtuel sous Iris.
«rotation » si vous venez de compenser la rotation de champ.
La valeur de normalisation est choisie à 0. Le nom générique de sortie est « nflat_offset_final » et le nombre d'images est de 1199 (valeur à modifier suivant votre film). Cochez la case « Sur une zone » (pour ce faire, vous avez dû dessiner préalablement un petit carré dans le fond du ciel).
Commencez par dessiner un petit carré dans le fond du ciel.
Utilisez ensuite la commande "noffset3" directement depuis la fenêtre de commande d'Iris. Elle est équivalente à ce qui a été dit précédemment.
Syntaxe : noffset3 [séquence d'entrée] [séquence de sortie] [norme mise à 0] [nombre d'images]
Donc :
>noffset3 rotation nflat_offset_final 0 1199
Avec pour séquence d'entrée :
« n» si vous aviez décidé de ne pas supprimer de poussières et de ne pas compenser de rotation de champ.
« nflat » si vous venez de faire un flat réel et que vous avez décidé de ne pas en faire un virtuel sous Iris.
«rotation » si vous venez de compenser la rotation de champ.
Vous pouvez réaliser un offset médian pour normaliser le fond du ciel. Une fois celui-ci réalisé, allez dans le sous-menu « Soustraire l'offset » du menu « Prétraitement ». Indiquez selon votre film :
Générique d'entrée :
« n» si vous aviez décidé de ne pas supprimer de poussières et de ne pas compenser de rotation de champ.
« nflat » si vous venez de faire un flat réel et que vous avez décidé de ne pas en faire un virtuel sous Iris.
«rotation » si vous venez de compenser la rotation de champ.
Carte Offset : offset_median
Générique de sortie : nflat_offset_final
Nombre : 1199
NB: l'équivalent en ligne de commande est :
>soust2 rotation offset_median nflat_offset_final 0 1199
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Ensuite lancez la première image de la séquence :
>load nflat_offset_final1
Que fait-on si la première image est de mauvaise qualité? ...
Deux possibilités s'offrent à vous : vous pouvez traiter vos séquences d'images en mode manuel ou automatique. Voici quelques avantages et inconvénients des 2 méthodes:
Vous pouvez maintenant choisir de poursuivre le tutoriel avec une des deux méthodes de traitement des images. Si vous optez pour la méthode manuelle il vous suffit de poursuivre les explications données sur cette page. Si c'est la procédure automatique qui vous tente RENDEZ-VOUS ICI
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Il va maintenant falloir trier les images pour ne garder que les meilleures !
Deux méthodes sont envisageables. Si vous avez le temps et l'envie de tirer le maximum de votre film, préférez la sélection manuelle des images. Si ce n'est pas le cas, utilisez la méthode automatique.
Tout d'abord, je voudrais vous donner un petit conseil. Le tri manuel des images est le plus efficace, mais il est également le plus rébarbatif. Afin de ne pas voir la planète défiler d'un endroit à l'autre des images lorsqu'on parcourt la séquence, il est vivement conseillé de réaligner toutes les images les unes par rapport aux autres (c'est l'étape de registration). Ainsi, la planète ne se déplacera plus lors du parcours du film, vous aurez donc plus facile à évaluer la qualité de chaque image par rapport à ses voisines. De toute façon, si vous n'effectuez pas la registration maintenant, vous devrez la faire par la suite.
Il est possible que vous ayez déjà effectué une registration si vous avez compensé la rotation de champ...plus besoin de la refaire alors!
Pour effectuer la registration des image, cliquez ici: Registration
Ensuite, ouvrez la boite de dialogue "Sélection d'images" du menu "Visualisation".
Définissez le nom générique de la séquence à trier "nflat_offset_final". Si vous venez d'effectuer la registration, votre séquence à trier est "sequence_registree"!
Choisissez ensuite le nom générique de la séquence triée. Par exemple: « saturne_triee_main ».
Ensuite, cliquez sur le bouton >> pour charger la première image de la séquence. Si vous choisissez de la sauver, cliquez sur "Sauver". Dans le cas contraire, passez à l'image suivante en cliquant à nouveau sur >>. A n'importe quel moment, si vous voulez revenir à l'image précédente, cliquez sur <<
Courage ! La patience paie… Si à un moment vous ressemblez à un zombie, frottez-vous les yeux, ça ira mieux!
- Après un premier passage, on peut en effectuer un autre pour affiner la sélection, en prenant la séquence produite précédemment comme séquence d'entrée (ne pas oublier de mettre un autre nom pour la séquence de sortie).
-Après un 3ème passage (je suis fou ! ), j'ai 211 images sur 1199 de départ, se trouvant dans la séquence « saturne_triee_main » (j'aurais dû l'appeler sous un autre nom vu mon conseil ci-dessus, mais c'est pour avoir plus facile pour la suite du tutorial). J'ai donc gardé un peu moins de 20% du total des images de départ, ce qui est peu ...il faut trouver un juste milieu. En général, on garde 30% du total.
Après la sélection manuelle, vous pouvez être fier de votre acharnement ! Pour vous en convaincre, chargez plusieurs images de la séquence, en faisant varier l'index :
> load saturne_triee_main1
N'oubliez pas que vous pouvez toujours utiliser la fenêtre "Animation" du menu "Visualisation"...
Cette méthode utilise les commandes « bestof » et « select ».
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De plus, si la planète est de petite taille, vous pouvez définir à l'aide de la souris un rectangle de sélection autour de celle-ci en englobant les déplacements de la planète le long du film avant de lancer le « bestof ». Iris effectuera ses calculs à l'intérieur de ce rectangle uniquement, ce qui réduit la durée de l'opération et garantit parfois de meilleurs résultats.
Optimiser la sélection d'images ...
Concrètement :
Lancez :
> bestof nflat_offset_final 211 (rappel pour ceux qui ont compensé la rotation de champ: utilisez la séquence "n" du tout début!)
Avec 211 le nombre d'images que vous voulez retenir (vous pouvez le changer, je l'ai utilisé car il correspond au nombre d'images sélectionnées manuellement).
« nflat_offset_final » est le nom de la séquence que vous avez obtenue à l'étape 5 (normalisation du ciel).
Puis on trie les 479 images (par exemple, suivant votre film) retenues par "bestof" dans un ordre décroissant de qualité :
Syntaxe: select [sequence d'entree][sequence de sortie]
> select nflat_offset_final saturne_trie_ordi
Les personnes qui n'ont pas compensé la rotation de champ ou qui n'ont pas effectué la sélection manuelle des images doivent maintenant les registrer, c'est-à-dire les aligner les unes par rapport aux autres pour que la planète ne bouge plus sur toute la séquence.
Pour effectuer la registration des image, cliquez ici: Registration
Ensuite, on additionne les images! C'est une étape très rapide mais tellement excitante! Vous allez enfin voir si vos efforts ont été récompensés!Les images brutes du film sont bruitées et l'information utile (la planète, c'est-à-dire le signal utile de l'image) n'est pas bien définie. Afin d'améliorer le rapport signal sur bruit (S/B ou S/N en anglais, N pour Noise) il est nécessaire d'additionner un grand nombre d'images. Oui MAIS vous vous êtes rendus compte qu'elles ne sont pas toutes de la même qualité et vous avez réalisé un tri sélectif. Il est temps de choisir à partir de quel moment les images ne sont plus acceptables à vos yeux. Pour ce faire, chargez successivement plusieurs images de la séquence en faisant varier l'index.
> load saturne_trie_ordi1
> add_norm saturne_trie_ordi 479
Suspense... L'image finale apparaît à l'écran! Oh non, c'est vraiment moche! Rien ne sert de taper sur votre ordinateur , ça n'arrangera rien!
L'image qui apparaît après l'addition est beaucoup trop lumineuse: il suffit juste de régler les seuils de visualisation avec cette commande magique:
> visu 32767 0
La commande "visu" rétablit l'intensité des pixels de l'image entre des valeurs extrêmes acceptées par Iris, à savoir les seuils 0 et 32767.C'est mieux, non?
Ensuite, sauvez le résultat obtenu:
> save saturne
Il ne reste plus qu'à traiter l'image avec les ondelettes!!!!! Les prétraitements s'achèvent ici. Vous allez enfin pouvoir vous amuser !
9) Traitement par ondelettes
CONSEIL: Pour la Lune, le traitement de type Vancittert donne souvent de meilleurs résultats.
Le principe des ondelettes est de décomposer l'image en plusieurs couches présentant des niveaux de détails différents. La couche "Très fin" est la plus prisée car elle contient les plus fins détails de l'image. Néanmoins, sa manipulation entraîne une augmentation importante du niveau de bruit. C'est pourquoi elle ne doit être utilisée qu'avec des images prises au moyen de capteurs noir & blanc (ceux-ci sont moins bruités que leurs homologues couleur car ils présentent un meilleur rapport signal/bruit). Les niveaux "Fin" et "Moyen" contiennent des détails moins définis. Ce sont uniquement ces 3 plans que l'on utilise en imagerie planétaire.
Pour traiter votre image avec les ondelettes, allez dans le menu "Traitement" > "Ondelettes".
Sélectionnez la case "vérif. auto" et jouez avec les curseurs Moyen et Fin. Vu que votre webcam est en n&b, vous pouvez profiter de cette occasion pour tester le réglage Très fin en plus du Fin en laissant le réglage Moyen de côté. Les autres niveaux sont laissés à 1, il n'est pas nécessaire de toucher au "Résidu" ainsi qu'au "Bord".
Il ne faut surtout pas abuser dans l'intensité des traitements appliqués. La division de Cassini sur Saturne doit rester fine dans la mesure du possible, elle ne doit pas apparaître trop épaisse à cause d'un traitement trop violent. Les ondelettes servent juste à faire ressortir des détails déjà présents dans l'image, elle n'en invente pas! Aussi, si la force du traitement est exagérée, des structures artificielles apparaissent: ce sont les artefacts.
Il n'existe pas de formule magique, c'est à vous de voir ce qui pourrait convenir. Certains astronomes amateurs préfèrent un traitement très léger et une image naturelle, d'autres veulent faire ressortir un maximum de détails parfois au détriment de l'esthétisme de l'image. Il est conseillé de jouer avec les paramètres en essayant de trouver des compromis entre bruit/résolution et apparition d'artefacts.
Le niveau "Très fin" (réglé au max pour l'ex.) détaille l'image mais augmente le bruit | Le niveau "Moyen" doit être utilisé avec parcimonie sous peine de créer une image empatée avec de nombreux artefacts. |
> mult 0.8
Dans mon cas, le message "Débordement" apparaît vu que les anneaux sont saturés, alors que le globe est équilibré. Saturne ayant été photographiée la veille de l'opposition (moment où la planète est alignée avec le Soleil et la Terre et c'est à cette période qu'elle est au plus proche de nous), son image est affectée par l'effet
Heiligenschein.
En effet, tous les ans à proximité de l'opposition, la brillance des anneaux est bien plus marquée que d'habitude. En visuel, le globe de Saturne semble être plus terne qu'en temps normal et c'est ce qui apparaît sur mon image sous forme de pixels saturés en lumière.
1ère version | 2ème version (non non, c'est pas les mêmes!) |
N'oubliez pas aussi de donner votre avis sur le tutoriel, il sera visible par tous les internautes. C'est important pour que je puisse avoir un retour sur le travail que j'ai accompli (pour pouvoir améliorer le tutoriel) et cela permet à chacun de se donner une opinion sur le tutoriel avant de l'avoir parcouru, simplement en lisant les commentaires des autres utilisateurs. Merci!
Bibliographie |
Sites internet | Christian Buil | http://www.astrosurf.com/buil/iris/iris.htm |
Philippe Cambre | http://www.astrosurf.com/halfie/ | |
Joël Bavais | http://olympus.umh.ac.be/ciel.htm | |
Jacques-André Régnier | http://www.regnier-schmit.net/astronomie/faq/ | |
Livres | Thierry Legault | Astrophotographie, Ed. Eyrolles, 2006 |
Patrick Lécureuil | Photographier le ciel en numérique, Ed. Vuibert, 2006 | |
Revues | Astronomie Magazine | Article sur les niveaux sous Photoshop - n°98, février 2008 |
Remerciements |
Jean-Pierre Richaume | Merci beaucoup pour sa relecture attentive de la toute première version du tutorial ainsi que ses nombreux conseils très utiles :-) | http://perso.orange.fr/sirius.jpr/astro/pages/0.html |
Marc Delcroix | Un grand merci pour son aide concernant la rotation de champ :-) | http://astrosurf.com/delcroix/ |
Yann Duchemin | Merci pour son logiciel Altaz :-) | http://yann.duchemin.free.fr/ |