PixInsight 이미지 프로세싱 과정 – 2. 선형 후처리(Linear Post-Processing) – 3/5

Deconvolution

이제 지옥의 Deconvolution입니다. 통상적으로 이 프로세스는 대기에 의한 별상의 왜곡이나 블러링(Blurring)을 수정하기 위해 사용하며, 과도한 노출에 따른 별상의 퍼짐(Blooming)을 해소하기 위해서도 사용합니다.
Deconvolution은 LRGB의 L 프레임이나 RGB (OSC)이미지의 Luminance 컴포넌트에만 적용하며, 반드시 비선형 프로세스를 하기 전의 이미지에 적용해야 합니다. 이것은 별상의 퍼짐(Point spread function, PSF)의 평균값을 측정해야 하기 때문이라고 합니다.

Deconvolution처리의 전후 차이
(솔직히… 전 잘 모르겠습니다 ㅠㅠ)

통상적으로 deconvolution프로세스는 여러가지 알고리즘 – Maximum Entropy, Van Cittert, Positive Constraint, Richardson-Lucy- 이 존재하나 심우주 천체에 대해서는 Richardson-Lucy가 가장 낫다고 합니다.

Deconvolution을 하기 위해서는 사진에 보이는 별상의 실제 왜곡 정도를 확인할 수 있도록 PSF를 측정해야 한다고 합니다. PSF의 측정 방식은 Parametric PSF, Motion Blur PSF, External PSF가 있습니다.

Deconvolution을 할 때는 반드시 Star Mask를 걸어주세요.

1. PSF 준비하기

1) External PSF

DynamicPSF (DPSF)프로세스로 사진에 보이는 별상을 합성해 생성하는 방식입니다. 프로세스를 실행시킨 후 사진에 있는 작은 별들을 하나 하나 꼭꼭 클릭합니다.

클릭할 때마다 DPSF의 창에 뭔지 모르는 리스트가 추가되는 것을 알 수 있습니다.
각각의 항목에 대한 설명은 아래와 같습니다. 아래의 설명을 읽고 해당되지 않은 별은 Delete키로 제거하시면 됩니다.

  • 가장 왼쪽 별 표시에는 Gaussian과 Moffat 방식이 표시되어 있습니다. 크게 차이는 없으나 가능하면 Moffat 항목은 남기고 Gaussian항목을 제거합니다
  • Channels : 모노크롬 영상인 경우 모두 0으로 표시되어 있으나 OSC이미지의 경우 0, 1, 2로 표시되어 있습니다. 각각의 뜻은 Red, Green, Blue입니다
  • A: Amplitude 입니다. 여기서 찾아야 하는 것은 너무 밝거나 너무 어둡거나 이미지가 너무 포화된 별(값으로는 1.0)을 찾는 것이 아니라 0.3~0.5 사이의 별을 찾는 것입니다. 최소 20~30개의 별을 남겨야 합니다.
    0.5이상의 별을 찾는 것도 크게 문제는 없으나 0.3보다 작은 별은 모두 제거합니다
  • r 과 쎄타 : 이 두 수치는 다른 별들과 함께 살펴봐서 유독 너무 크거나 작은 값을 제거해 줍니다. 전체적으로 어느정도 비슷한 수치의 별들만 남겨놓습니다
  • MAD : 이 수치는 실제 별상과 이상적인 모델로서의 별상의 절대적 차이를 보여줍니다. 가능하면 작은 값이 좋습니다

이거저거 하나씩 항목을 보며 제거해 나가면 결과적으로 대략적으로 비슷해 보이는 수치들만 남게 됩니다. 다 끝났다고 생각되면 Ctrl + A를 눌러 전체선택을 한 후 윈도우의 우측에 있는 카메라 버튼을 클릭합니다.

새로 합성된 별상이 만들어 집니다. 가능하면 이 영상은 버리지 마시고 저장해 둡니다. 나중에 또 쓸 일이 있습니다.

2) Parametric PSF

모든 별상이 가우시안 표준편차에 맞을 거라는 가정으로 최적의 수치를 추정합니다. 통상적으로 1.5~2.5정도가 적절합니다.
이 방식은 빠르고 나름 괜찮은 결과를 제공하지만 그래도 External PSF가 더 낫다고 합니다.

3) Motion Blur PSF

Motion Blur PSF는 가이딩 오류나 광학적 왜곡으로 인해 별이 길쭉하게 변한 것을 수정할 수 있습니다.
대상 사진의 프리뷰를 하나 만들어 놓고 거기에 보이는 왜곡된 별상과 가장 유사하게 Length와 Angle을 조절합니다. Iteration은 보통 1이나 2면 충분합니다.
만약 Motion Blur PSF를 선택한 후, Deconvolution으로 길쭉한 별이 원래 모양으로 돌아오며 양쪽 끝에 검은 부분이 선명하게 나타났다면 Deringing항목의 Global Dark슬라이드를 검은색 부분이 눈에 띄지 않게 될 때까지 올립니다.

2. Deconvolution 실행

  • External PSF 탭을 선택해 아까 생성한 PSF영상을 선택해 줍니다
  • Algorithm : Regularized Richardson-Lucy를 선택합니다
  • Iteration: 30~50회를 선택합니다
  • Target : Luminance나 RGB/K를 선택합니다
  • Deringing : 항상 선택해 줍니다. 이것은 Decovolution의 원치 않는 결과물인 라쿤 아이(깁스 현상 또는 효과, Gibbs Phenomenon)를 감소시킵니다
    • Global dark : 0.01정도가 좋습니다
    • Global bright : 이것은 별상이 작아진 후에 빈 공간(검은 공간)이 생겼는데 그 바깥에 밝은 동그라미게 생기는 것을 줄여줍니다
      0.018~0.025정도가 좋습니다.
    • Local support : 없어도 되나 이후에 설명하겠습니다
    • Local amount : 0.7정도면 됩니다
  • Wavelet Regularization : 노이즈의 보호와 억제를 위해 사용합니다.
    • Noise model : Poisson으로 선택합니다
    • Wavelet layers : 3으로 설정합니다
    • Noise threshold & Noise reduction : 위의 그림과 같이 설정합니다
Deringing을 하지 않았을때의 결과물.
가운데 작아진 별을 기준으로 별이 작아진 후에 생긴 검은 부위,
그리고 바깥에 하얀 동그라미가 생깁니다.

실행합니다.
Iteration을 높여 놓으면 성능이 떨어지는 컴퓨터의 경우 정말 오랜 시간이 소요됩니다.. 네.. 오래 걸립니다. 그런데 Deconvolution은 중요한 프로세스라, 몇 번이고 마음에 드는 결과물이 나올때까지 반복해야 합니다. 힘들어도 꾸욱 참고 차라도 드시며 기다리세요.

….정말 더럽게 오래 걸립니다.
심지어 이 블로그 다 쓸때까지 계속 계산하고 있습니다.. ㅠㅠ

프로세스가 끝나고 영상을 충분히 확대해 보면 원래 있던 별상이 작아지고 대신 주위에 어두운 동그라미가 생긴 것을 알 수 있습니다. 그리고… 항상 이 프로세스를 할 때마다 마음에 들지 않지만 우측에 큰 별처럼 속이 빈 것 같은 동그라미도 만들어 집니다.


마음에 드는 결과물이 나올때 까지 이것저것 슬라이드를 조절해 가며 수십번…(?!) 반복합니다. 죄송합니다..; 왕도는 없습니다.
그저 여러분이 마음에 들 때까지 하시면 됩니다. 속이 좁은 전, 남들이 눈치 못 챌 정도가 되면 그만합니다. (부끄)

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