módulo 1 - introducción a la astrofotografía digital

Curso de Astrofotografía DigitalAsociación de Aficionados a la Astronomía

Abril 2009

Tabla de contenido

Módulo 1 - Introducción a la astrofotografía digital ..............................................................1Adquisición.......................................................................................................................1

Enfoque ........................................................................................................................1Enfocadores..............................................................................................................1

Piñón y cremallera.................................................................................................1Crayford.................................................................................................................2Espejos primarios móviles.....................................................................................3

Técnicas de enfoque.................................................................................................4Enfoque aproximado inicial. ..................................................................................4Ajuste a ojo............................................................................................................4Picos de difracción ................................................................................................5Máscara de Hartmann ...........................................................................................6

Exposición (Espacio Profundo).....................................................................................7Energía .....................................................................................................................7Control ......................................................................................................................7Pasos previos............................................................................................................7Apuntar al objeto .......................................................................................................7Formato de archivos ...............................................................................................11Exposiciones...........................................................................................................11Cuadros para calibración ........................................................................................11Captura con Webcams modificadas........................................................................12

Desire ( http://www.pmdo.com/wintro.htm ).........................................................12K3CCDTools 1.1 ( http://www.pk3.org/Astro ) .....................................................13

Preprocesamiento (Espacio profundo)...........................................................................15Calibración..................................................................................................................15Decodificación de color...............................................................................................17Selección ....................................................................................................................17Alineación ...................................................................................................................18Apilado........................................................................................................................18Software de preprocesamiento...................................................................................19

DeepSkyStacker ( http://deepskystacker.free.fr/spanish/index.html ) ....................19K3CCDTools ...........................................................................................................26

Resultados .....................................................................................................................32

Módulo 1 - Introducción a la astrofotografía digital

Germán Bresciano 28/04/09 1/37

Módulo 1 - Introducción a la astrofotografía digital“Lo que digo no lo digo como hombre sabedor sino buscando junto con vosotros” Platón

Germán Bresciano (AAA)http://astrofotouruguay.blogspot.com

Adquisición

Enfoque

EnfocadoresHay dos tipos básicos de sistemas enfocadores en los telescopios.La mayoría de los telescopios Newtonianos y refractores tienen enfocadores de piñón ycremallera. La mayoría de los telescopios Schmidt-Cassegrain y Maksutov-Cassegraintienen sistemas internos de enfoque que mueven el espejo primario cuando se gira elmando de enfoque.Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas.

Piñón y cremallera

Consisten en con un tubo portaocular con una cremallera que se desliza dentro y fuera deun tubo de soporte cuando se gira un piñón mediante la perilla de enfoque.Es un diseño muy simple y funciona bien para la mayoría de las aplicaciones. Son

económicos pero pueden sufrir de rigidez,movimiento lateral excesivo y holgura(backlash).La rigidez puede deberse a que los dientesdel piñón y la cremallera estén demasiadoapretados, o a mala calidad de la grasautilizada para lubricar el sistema. La presión amenudo se puede ajustar y la grasa se puedecambiar.El movimiento lateral excesivo se debe a unmal ajuste entre el portaocular y paredesinteriores del tubo de soporte. Esto a vecespuede ser ajustado, pero en algunos casos elmovimiento lateral excesivo puede hacer quela imagen en el ocular se desplace tanto alajustar el foco que imposibilite un enfoquepreciso.

La holgura es el problema más común de los enfocadores de piñón y cremallera. Esinherente al diseño, por lo que incluso los de buena calidad siguen sufriendo un poco deeste efecto (aunque mucho menos que los de mala calidad). La holgura se producedebido a la necesidad de luz entre los dientes de los engranajes en el sistema de piñón ycremallera. Si no hay luz los engranajes se trabarían. Si se deja demasiada luz se pierdela firmeza y precisión del enfoque ya que la perilla debe moverse más para mover elportaocular.

Figura 1 – Enfocador de piñón ycremallera



Crayford

El enfocador Crayford fue inventado por John("Jack") Wall en Crayford, Inglaterra.Fue presentado por primera vez en a laSociedad de Astronomía Manor House deCrayford y luego se publicaron descripciones enel Journal of the British AstronomicalAssociation (febrero 1971), la revista ModelEngineer (mayo 1972) y la revista Sky &Telescope (septiembre 1972). Jack Wall decidióno patentar la idea, donándola a la comunidadastronómica amateur.

El diseño Crayford es similar en apariencia a unmecanismo de piñón y cremallera, pero no tienedientes ni en el piñón ni en la cremallera.

Mueve el tubo portaocular presionando fuertemente un eje metálico contra una superficieplana mecanizada en el tubo portaocular. Esto puede hacerse mediante un resorte o conuna pieza de teflón apretada por un tornillo.El tubo portaocular se mantiene en su lugar con un juego de rodamientos en el ladoopuesto del tubo. También pueden usarse patines de teflón.Este mecanismo directo metal a metal y superficie-superficie elimina los problemasencontrados en el sistema de piñón y cremallera común en muchos telescopios, comoholgura y movimientos laterales al girar la perilla.El diseño Crayford permite ajustes muy finos, con tolerancias hasta 100 veces mejoresque el sistema convencional de piñón y cremallera.Su movimiento sin corrimiento de imagen ni holgura hace que sea excelente para eltrabajo fotográfico y visual.

Figura 3 - Diseño original de Jack Wall

Figura 2 – Enfocador Crayford



Espejos primarios móviles

Los telescopios catadióptricos suelen enfocarse moviendo el espejo primario, que está fijoa un tubo que se desliza por fuera del tubo portaocular, que es fijo. Esto tiene varias ventajas.

Figura 4 - Esquema de telescopio Schmidt-Cassegrain con espejo primario móvil

En primer lugar se mantiene el componente móvil en el interior del telescopio, así que nohay cambio en la posición ocular, como habría con un enfocador exterior como el de piñóny cremallera.Además tiene un gran rango de enfoque permitiendo usar una amplia variedad deaccesorios.Por último, la distancia entre los espejos de un telescopio tipo Cassegrain está optimizadapara enfoque infinito. Al cambiar la distancia entre los espejos del telescopio que seenfoca más cerca para observación terrestre, la calidad óptica sigue siendo elevada.Los mecanismos de enfoque con espejos móviles sufren los mismos problemas decorrimiento de imagen y holgura que los enfocadores de piñón y cremallera.



Técnicas de enfoqueEnfocar una cámara acoplada a un telescopio es mucho más difícil que enfocar un ocularpara observación visual. Afortunadamente hay diversas técnicas que nos ayudan alograrlo.Normalmente el plano focal de un telescopio no es perfectamente plano. Es una superficiecurva y si la imagen está enfocada en el centro, estará desenfocada en los bordes. Estoes más notorio con las cámaras réflex digitales, dado el gran tamaño del sensor.Esto puede corregirse con un corrector aplanador de campo o bien optar por una soluciónde compromiso enfocando las estrellas a 1/3 de camino entre el centro y el borde de laimagen.Para la mayoría de las cámaras, que tienen sensores mucho más pequeños que lasréflex, esto no es un problema.

Enfoque aproximado inicial.

� Enfocador marcadoPara facilitar repetir un enfoque inicial aproximado, una vez enfocada la cámara poralguna de las otras técnicas, se puede marcar en el enfocador la posición en la que seobtiene el foco. El enfoque inicial se obtiene simplemente moviendo el enfocador hasta laposición marcada anteriormente.

� Ocular parafocalUn ocular parafocal con la cámara es uno que queda enfoco con el enfocador en la misma posición en que lacámara enfoca.Para prepararlo se necesita un aro parafocal, que es un arodel mismo diámetro interno que el portaocular, con untornillo de fijación.Una vez enfocada la cámara, se fija la posición delenfocador y se sustituye cámara por un ocular de focalintermedia (por ejemplo 25mm) con el aro parafocalcolocado. Sin mover el enfocador, se desliza el ocularhacia delante y atrás hasta lograr un buen enfoque. Se fijael ocular apretando el tornillo del portaocular, se corre elaro parafocal hacia delante hasta hacer tope contra el

portaocular y se aprieta el tornillo de fijación del aro parafocal.Se quita el ocular con el aro parafocal ajustado y se guarda así para uso futuro.Cuando se quiera enfocar la cámara, se enfoca primero el ocular parafocal y se lossustituye por la cámara, que estará aproximadamente enfocada.

Ajuste a ojo

Dependiendo del tipo de cámara se puede observar la imagen en la pantalla de un PC, lapantalla de la cámara o el visor de una réflex.Observando una estrella brillante puede ajustarse el enfoque lo mejor posible. Estatécnica permite mejorar el ajuste grueso inicial rápidamente para luego refinarlo por otratécnica.Luego puede sacarse una exposición de unos pocos segundos para confirmar el enfoquey hacer algunos ajustes algo más finos.

Figura 5 – Ocular parafocal



Si se está usando la pantalla de la cámara, convendrá ver las estrellas en la exposiciónusando la mayor ampliación posible.

Picos de difracción

Los soportes del espejo secundario de un telescopio Newtoniano provocan picos dedifracción que se observan claramente cuando se enfoca una estrella brillante. Para otrotipo de telescopio puede colocarse una máscara en forma de cruz frente al objetivologrando el mismo efecto.Esto facilita detectar el punto en el que la estrella queda enfocada, pues los picos dedifracción se vuelven más nítidos.

Figura 6 - Máscara de difracción

Figura 7 - Picos de difracción



Máscara de Hartmann

Una máscara de Hartmann esuna pieza opaca con dos o másorificios que se coloca frente alobjetivo.Al ingresar luz por cada orificio,cuando se está fuera del foco laimagen de la estrella se verámúltiple.

A medida que nos acercamos al foco estas imágenes convergen en una. Tiene elinconveniente que cuando las imágenes están convergiendo se fusionan y es difícildeterminar el foco exacto.

Figura 9 - Secuencia de enfoque con máscara de Hart mann

Una máscara que combina las características de lade Hartmann y de difracción es la máscara deHartmann con orificios triangulares. Estos orificiosgeneran picos de difracción que facilitan mucho ladeterminación del foco exacto.Los picos dobles convergen en uno bien nítido alenfocar

La siguiente foto muestra una secuencia deenfoque donde se ve claramente cómo los picosdobles se fusionan cuando se alcanza el foco.

Figura 11 - Secuencia de enfoque con máscara de Har tmann de 4 triángulos

Figura 8 – Enfoque con máscara de Harmann

Figura 10 – Máscara deHartmann de 4 triángulos



Exposición (Espacio Profundo)

EnergíaPara obtener una fotografía de espacio profundo se necesitan muchos minutos deexposición, por lo que si la cámara es alimentada por pilas recargables habrá que tenervarios juegos cargados para completar la sesión.Si se usará un PC portátil para controlar la cámara también debe preverse la duración desu batería.Pueden usarse baterías portátiles de 12V de gran capacidad para proveer energía avarios dispositivos en sesiones de campo. No es recomendable usar para ello una bateríaautomotriz común, pues no están diseñadas para ser descargadas fuertemente. Debeusarse una batería de ciclo profundo.Por supuesto, si se dispone de energía eléctrica pueden usarse los cargadores oeliminadores de pilas.

ControlSi se va a operar la cámara directamente deberá hacerse disparos temporizados para quelas vibraciones causadas al tocar la cámara tengan tiempo de amortiguarse antes decomenzar la exposición.También puede usarse un control remoto o cable de disparo si la cámara lo admite.Algunas cámaras compactas y réflex pueden conectarse a un PC para ser controladadesde el mismo. Esto tiene la ventaja de que no hay que tocar la cámara durante lasexposiciones, evitando las vibraciones.Muchos modelos de cámaras compactas Canon pueden controlarse con el programaPSRemote ( http://www.breezesys.com/PSRemote/index.htm ). Algunas cámaras vienencon software de control desde PC y muchos softwares para astrofotografía puedencontrolar los modelos de cámaras réflex más populares.El uso de PC de control es imprescindible en el caso de las Webcam modificadas y lasCCD astronómicas.

Pasos previosSaco mis fotos en el fondo de casa. Para facilitar la alineación polar tengo marcadas en elpiso del fondo la posición de las tres patas del trípode.Usualmente saco el telescopio antes del anochecer y le saco todas las tapas protectoraspara que vaya tomando temperatura, ajusto el nivel, coloco las cámaras, cables,computadora, mate y termo, cuaderno, etc.Cuando anochece evalúo la transparencia del cielo, para ello en caso de dudas a simplevista, uso los prismáticos para determinar si pueden verse estrellas débiles. Si latransparencia no es buena voy alineando y espero a ver si mejora. Si no mejora levantotodo y busco otra cosa que hacer.

Apuntar al objetoLa mayoría de los objetos de espacio profundo son demasiado tenues como para serdetectados visualmente con la mayoría de los telescopios de aficionados. Además elcampo de la cámara puede llegar a ser apenas de una fracción de grado. Esto dificultalograr poner al objeto dentro del campo de la cámara.Una montura con GoTo facilita esa tarea pues apuntará automáticamente hacia el objetodeseado, pero si no es de buena precisión o si su alineación no fue perfecta y el campode la cámara es pequeño, es posible que no logre colocar el objeto en el campo de lacámara y deberemos completar manualmente el centrado del objeto en la cámara.



Con monturas no computarizadas la cosa es aún más complicada pues todo el procesode apuntado deberá ser hecho manualmente.Voy a describir la técnica que utilizo para apuntar a objetos de espacio profundo con mimontura que no es computarizada.Con una montura computarizada bastaría con realizar las últimas etapas.Siempre coloco la cámara en un ángulo tal que el norte se ve hacia arriba en la foto.El retículo del buscador óptico está puesto en un ángulo tal que la cruz está en direcciónN-S y E-W y el buscador está perfectamente centrado.Tengo configurado el programa de mapa celeste con el diámetro de campo de mibuscador y el campo de la cámara en la configuración que voy a usar y también con elhorizonte visto desde el fondo de casa. Esto me facilita localizar las estrellas en el cielo ysaber de antemano si el objeto será tapado por algún obstáculo (casas, árboles, etc.).Primero busco el objeto en un mapa en configuración acimutal y marco los círculos debuscador centrados en él.

Figura 12 – Círculos inicial y finalA continuación busco una estrella brillante cercana donde comenzar la búsqueda (comosaco mis fotos en la ciudad debo limitarme a las más brillantes, que pueda distinguir asimple vista).Localizo la estrella inicial en el cielo, a veces con ayuda de los prismáticos.Apunto a la estrella inicial con el buscador de punto rojo y luego observando por elbuscador óptico la centro en el retículo.Pongo el mapa celeste en configuración ecuatorial y comparo lo que veo en el buscadorcon el mapa. Si es necesario ajusto la magnitud máxima del mapa para que sólo muestrelas estrellas que puedo ver en el buscador.Planifico corrimientos desde la estrella inicial hasta el objeto en una sucesión de pasosinferiores al campo del buscador de modo que en todos los campos haya estrellas quepueda identificar para confirmar la posición.



Figura 13 – secuencia de desplazamientos planificad osVoy al buscador y con el control manual de la montura a máxima velocidad (8x) voyhaciendo los desplazamientos planificados comparando frecuentemente lo que veo con elmapa, hasta llegar al círculo final. Si no se tiene motorización en declinación esto tambiénse puede hacer con la perilla de movimiento lento de la montura.Trato de colocar el buscador en una posición idéntica a la del último círculo. Para ellobusco estrellas de referencia que pueda ver y trato de ubicarlas en la misma posiciónrespecto al retículo.

Figura 14 – Retículo en el mapa Figura 15 – lo que se ve en el buscador



Saco una exposición de 15 a 30 segundos, dependiendo del brillo del objeto y la comparocon el mapa ampliado para tratar de determinar dónde me encuentro exactamente.Uso el catálogo HST GSC que contiene estrellas hasta magnitud 15, lo cual me permitetener suficientes estrellas en el mapa en las cercanías del objeto como para poderreconocer patrones de forma.

Figura 16 – ubicación reconociendo patrones de estr ellas

Bajo la velocidad al mínimo (2x) y hago corrimientos menores al campo de la cámara ysaco exposiciones para confirmar posición hasta centrar el objeto.

Figura 17 - M95 centrada



Formato de archivosPara no perder información al grabar las imágenes o los cuadros de calibración, esconveniente evitar el uso del formato JPEG, pues éste comprime la imagen mediante unalgoritmo con pérdida de información.En el caso de las webcam modificadas, según el programa que se use puede usarse elformato BMP o AVI sin compresión y en el caso de las cámaras compactas, dependiendodel modelo puede usarse formato TIFF. Las réflex y algunas compactas también suelenpermitir grabar formatos RAW, que es el más recomendable para conservar el 100% de lainformación cuando es compatible con el software que se va a usar para procesar.Algunos programas de adquisición de astrofotografía permiten grabar las imágenes enformato FITS.

ExposicionesEs importante obtener muchos cuadros para cada fotografía, cuantos más se pueda mejor(usualmente tomo entre 50 y 100 cuadros por cada objeto).El tiempo de exposición y otros parámetros de regulación de la cámara deben fijarse paralograr detectar las partes tenues del objeto sin saturar las brillantes. Usualmente usotiempos de exposición entre 15 y 30 segundos. La precisión del seguimiento de lamontura también puede limitar los tiempos de exposición. En mi caso si supero los 30segundos, la probabilidad de que un cuadro salga movido por efecto del error periódico oel viento es alta, por lo que tendré que descartar un alto porcentaje.

Cuadros para calibraciónLas cámaras réflex y algunas compactas tienen una sistema de disminución de ruido queconsiste en tomar un cuadro oscuro a continuación de la exposición y restarlo de ésta.Un cuadro oscuro es un cuadro tomado con el objetivo tapado o el obturador cerrado, demodo que los datos obtenidos resultan de imperfecciones en la cámara y no de luz quellega al sensor. Al restarlo de una imagen se obtiene la parte de los datos que se debensólo a la luz recibida.Este sistema da buenos resultados y puede resultar cómodo, pero duplica el tiemponecesario para las exposiciones. Si la cámara permite suprimir este sistema es preferiblehacerlo y tomar los cuadros oscuros separadamente para usarlos en la calibraciónposteriormente. Esto permitirá usar los mismos cuadros oscuros para varias secuenciasde fotos en lugar de que cada foto tenga su cuadro oscuro. En consecuencia el tiempototal necesario será inferior.Estos cuadros oscuros (dark frames) que se usarán en la calibración deben tomarse a lamisma temperatura y con la misma regulación de cámara (tiempo de exposición,sensibilidad, etc.) que los cuadros del objeto.También es conveniente tomar una buena cantidad (usualmente tomo 20 a 40 cuadrososcuros). Si la temperatura cambia mucho durante la noche o si se cambian lasregulaciones de la cámara se debe tomar una nueva serie de cuadros oscuros.



Captura con Webcams modificadasCuando se usa una Webcam modificada es conveniente controlar la regulación con elprograma WcCtrl ( http://www.burri-web.org/bm98/soft/wcctrl/index.htm ), que soporta lasWebcams más usadas para astrofotografía y permite grabar varias configuraciones ytambién archivos que indiquen la regulación usada en el momento, lo cual es útil comoregistro de bitácora. Este programa se debe ejecutar simultáneamente con el programa deadquisición.Los parámetros que suelo usar con las Webcams (como unidades nativas, no porcentaje)son los siguientes

Parámetro Vesta SPC900Brillo 48 64Gama 31 (máximo) 31 (máximo)Ganancia 43 o menor 32 o menorWhite balance - Red 96 96White Balance - Blue 48 48

Con estos valores de brillo se maximiza el rango dinámico y el gamma máximo realza laspartes débiles de las nebulosas.Cuando mayores sean los valores de ganancia más ruidosa será la imagen, pero senecesitarán exposiciones más cortas. En general es conveniente usar la mínima gananciaque permita un tiempo de exposición razonable.Cuando se corre cualquier programa de adquisición es conveniente verificar que al iniciarno haya modificado los cuadros por segundo (fps) en la configuración de la webcam, puespara que la modificación de larga exposición funcione debe estar en 5 cuadros porsegundo.

Desire ( http://www.pmdo.com/wintro.htm )

Es uno de los programas más sencillos que se pueden usar para adquisición conWebcams modificadas. Es un programa gratuito creado por Steve Chambers.Tiene el inconveniente de que sólo funciona con webcam modificadas controladas porpuerto paralelo, por lo que no puede usarse con PCs que no tengan puerto paralelo.Permite ver una sucesión de exposiciones “en vivo” sin grabarlas, lo cual es útil paraajustes de enfoque. Graba las imágenes en formato BMP.



K3CCDTools 1.1 ( http://www.pk3.org/Astro )

Otro programa gratuito muy bueno esK3CCDTools, de Peter Katreniak.También tiene versiones pagas.Permite usar webcam modificadas tantocon control por puerto paralelo como porpuerto serie, además de algunas CCDastronómicas .Es muy usado para captura de videos deimágenes planetarias, pero también sirvepara espacio profundo.Graba las imágenes como cuadros dentrode archivos AVI.Si al arrancar K3CCDTools hay unawebcam conectada, aparecerá en elmenú Video Capture.Seleccionar la cámara si aún no lo está.

A continuación seleccionar la solapaVideo Capture y apretar el botónPreviewSe verá la imagen en vivo de lacámara.

Para Espacio Profundo es necesario que la Webcam estémodificada para larga exposición y debidamente configurada, paraello presionar en el botón de Configuración, marcar cámaramodificada SC para larga exposición, seleccionar el puerto decontrol adecuado y demás parámetros.

Figura 18 – Fuente de video

Figura 19 - preview

Figura 20 –configuraciónwebcam LX



Una vez configurada la cámara para larga exposición aparecerá en la barra de botones elbotón de larga exposición. La primera vez que se configure se deberá salir y volver aentrar en K3CCDTools.

Para que la larga exposición funcione debe usarse 5 cuadros por segundo, por lo que elbotón de 5fps debe estar apretado.Puede verificarse en WcCtrl que fps está en 5.

Con el botón de larga exposición se accede al diálogode captura de larga exposición.En esta ventana se fija el tiempo de cada exposición yla cantidad de exposiciones y el tiempo entre cuadros,que debe ser mayor a la exposición.

Si se tiene modificación de apagado de amplificador, elbotón OFF permite seleccionar el estado del mismo.

Presionando el botón de preview comienzan a tomarse

cuadros, pero éstos no se graban en la secuencia hasta que no se presiona el botónGrabar.Este preview es muy útil para ajustar en enfoque y apuntar al objeto.

El botón DF permite seleccionar un cuadro oscuro en formato BMP para calibrar laimagen que se muestra en pantalla, lo cual facilita detectar objetos tenues. También sepuede elegir el rango de valores para ajuste de histograma. Estos ajustes sólo afectancómo se ve la imagen en pantalla, no la imagen grabada.Para facilita el centrado se puede superponer un retículo a la imagen con el botónRetículo en la barra de botones.La secuencia de cuadros se grabará en formato AVI en el directorio y con el nombre quese hayan indicado en la solapa Video Capture de la configuración.

Para secuencias más complicadas el botón LX Batchpermite seleccionar un archivo de texto con los detallesde la secuencia, creado con el block de notas.

Figura 21 – ventana de largaexposición

Figura 22 – toma desecuencias en lote

Figura 23 – ejemplo de archivo de lote



Preprocesamiento (Espacio profundo)

CalibraciónLa imagen capturada por la cámara no es 100% reflejo de la luz que llega al sensor.La electrónica de la cámara genera por diversos mecanismos señales artificiales,llamadas ruido, que se suman a la señal de la imagen del objeto.Por un lado, debido a errores de fabricación del sensor aparecen algunos pixeles convalores muy altos, llamados pixeles calientes (hot pixels) y por otro lado cuando laexposición es prolongada aparece un brillo de fondo en la imagen, llamado brillo oscuro(dark glow).La calibración es un proceso tendiente a compensar estos ruidos, de modo de recuperarla señal pura.La calibración más básica consiste en la toma de cuadros oscuros, formadosexclusivamente por ruido, que serán restados de la imagen.Aunque existen formas de usar cuadros oscuros tomados con diferentes condiciones quelas imágenes a calibrar, lo más conveniente es tomar los cuadros oscuros con el mismotiempo de exposición y con la cámara a la misma temperatura las fotos a calibrar. Porsupuesto todas las demás regulaciones de la cámara también deben ser iguales(ganancia, balance de color, etc.)Acá se muestra un cuadro oscuro, se aprecian los puntos calientes, aunque no se llega adistinguir el brillo de fondo, que es débil.

Figura 24 – Cuadro oscuroLa siguiente foto es un cuadro sin calibrar. Se ve brillo de fondo y puntos calientes.



Figura 25 – cuadro sin ncalibrarEsta foto es el cuadro anterior calibrado, disminuyó el brillo de fondo y los puntoscalientes.

Figura 26 – cuadro calibrado



Decodificación de colorCuando se usan cámaras color y es posible grabar las imágenes en formato RAW, esdecir sin decodificar el color, es preferible hacerlo así y calibrar las imágenes RAW paraluego decodificar el color.Esto permite obtener una mejor calibración ya que tanto las imágenes como los cuadrosde calibración tendrán información directa del sensor, antes de las interpolaciones querealiza el algoritmo de de-Bayerización.La decodificación de color debe hacerse siempre que sea posible luego de la calibración ysiempre antes de la alineación.Cuando no se pueden grabar imágenes RAW se trabaja directamente sobre las imágenescolor ya decodificadas.

SelecciónHay diversas causas por las cuales no todos los cuadros son de buena calidad:� Imagen movida debido a error periódico� Imagen movida debido al viento o vibraciones� Excesivo brillo de fondo por pasaje de nubosidad� Marcas por pasaje de satélites, aeronaves o estrellas fugaces, etc.Una vez calibrados los cuadros, es importante seleccionar sólo los mejores antes deapilar, pues los cuadros movidos deforman las estrellas y hacen perder detalles finos en laimagen final y los cuadros con brillo de fondo disminuyen el contraste y generan fondosdesparejos.En mi caso el error periódico es la mayor fuente de movimientos en los cuadros, aunquetambién influye el viento y el seeing. Usualmente utilizo entre el 40% y el 60% de loscuadros, excepcionalmente el 80%.Algunos programas calculan parámetros de calidad de imagen que facilitan la selecciónde los cuadros, pero los mejores resultados se obtienen observando todos los cuadros ydescartando los que se ven con brillos de fondo, movidos o con estrellas deformadas.

Figura 27 - Efecto de una mala selección de cuadros a apilar



AlineaciónDebido a los errores de seguimiento de la montura y errores de alineación, el objeto nopermanece perfectamente quieto en una serie de imágenes, por lo que antes de apilar lasimágenes deberán ser alineadas (o registrados) de forma que todas coincidanexactamente en la ubicación de las estrellas con uno de ellos que se toma como cuadrode referencia.Usualmente la alineación basada en una sola estrella (sin rotación de cuadros) esadecuada, pero si se van a combinar cuadros tomados en diferentes noches se necesitaráalineación basada en dos o más estrellas (con rotación de cuadros) ya queprobablemente la alineación polar del telescopio no sea idéntica en ambas noches o laposición de la cámara sea levemente diferente.Algunos programas seleccionan automáticamente las estrellas para alinear. Otrospermiten seleccionarlas manualmente, lo cual es útil cuando el método automático falladebido a la ausencia de estrellas brillantes en el campo.En algunos programas se puede inclusive alinear manualmente cada cuadro. Esto es útilpara procesar imágenes de cometas, que se mueven con respecto a las estrellas yademás son difusos, lo cual dificulta cualquier tipo de alineación automática.

ApiladoUna vez alineados los cuadros se “apilan”, es decir se combinan matemáticamente losvalores de un mismo pixel en cada uno de los cuadros, según una fórmula que suele sersimplemente el promedio de los valores apilados, pero también se puede usar la suma, lamediana o un cálculo llamado “recorte Sigma” (Sigma clip) que descarta los valores másalejados del promedio de cada pixel.Como en todos los cuadros alineados las imágenes coinciden, se refuerzan durante elapilado, mientras que los ruidos remanentes de la calibración son aleatorios y tienden acompensarse en el apilado. Como consecuencia la relación señal/ruido mejoranotablemente obteniéndose una imagen más nítida y menos ruidosa.Como además los pixeles calientes que no fueron completamente eliminados en lacalibración (y que están enlugares fijos del sensor) secorrieron durante laalineación a diferentespixeles en relación alcuadro de referencia, alapilar los cuadros su efectoprácticamente desaparece,pues se combinan conmuchos pixeles normales.A continuación vemos elapilado de muchos cuadroscalibrados como el anterior.Se nota la disminución deruido y se ven detallesmucho más tenues que encada cuadro.

Figura 28 – cuadros apilados



Software de preprocesamientoSiendo ésta la primera etapa de procesamiento de imágenes astronómicas, casi todos losprogramas para astrofotografía incluyen rutinas de calibración.

DeepSkyStacker ( http://deepskystacker.free.fr/spanish/index.html )Es un programa gratuito de preprocesamiento de imágenes de espacio profundo.Si las fotos están en formato RAW o FITS primero hay que configurar la cámara y cómose debe interpretar el formato.

Figura 29 – configurar RAW o FITSLuego se abren los archivos de imagen con el menú de la izquierda o arrastrándolos a lalista inferior

Figura 30 – abrir imágenes



Luego se abren los cuadros oscuros

Figura 31 – lista con cuadros oscuros

En la lista inferior aparecen todos los archivos abiertos y su tipo.Se pueden ajustar los controles de histograma arriba a la derecha para para ver mejor losdetalles.

Figura 32 – ajustar histograma para visualizar



Hay un modo de trabajo para cometas que permite definir la posición del cometaindependientemente de las de las estrellas y luego se puede alinear basado en lasestrellas, el cometa o hacer un doble apilado.También se pueden ver los cuadros oscuros. Se pueden revisar los cuadros oscuros yeliminar cualquiera defectuoso.

Figura 33 – revisar cuadros oscurosPrimero seleccionamos todas las imágenes en el menú izquierdo y al clickear en Registrarimágenes seleccionadas, primero vamos a la solapa Avanzado y debemos determinar elUmbral para detectar al menos media docena de estrellas.

Figura 34 – Determinar umbral



Luego seleccionamos los parámetros de apilado. También se pueden consultar losajustes recomendados.

Figura 35 – parámetros de apiladoNo conviene dejar que el programa seleccione sólo los cuadros a apilar, por eso vamos adesmarcar “Apilar luego de registrar” antes de dar Aceptar, pues queremos que alinee lasimágenes y calcule la calidad pero no las apile aún.

Figura 36 – desmarcar “Apilar luego de registrar”Una vez alineados los cuadros aparece en la lista el puntaje de calidad, la cantidad deestrellas detectadas en cada cuadro y datos de alineación.Conviene seleccionar un cuadro en el que el objeto esté bien centrado para usar comocuadro de referencia.



Figura 37 – seleccionar una imagen de referencia bi en centradaOrdenando las imágenes por el Puntaje de calidad se pueden deseleccionar los cuadrosmovidos o con estrellas estiradas.También se puede seleccionar sólo las imágenes por encima de un Umbral de Puntaje.

Figura 38 – selección por encima de un umbral de ca lidadObsérvese que de 104 imágenes seleccionamos para apilar sólo 82.Luego en “Apilar imágenes seleccionadas...” se pueden ver los ajustes recomendados deapilado y seleccionar los parámetros.



Figura 39 – ajustes de apilado

Luego al dar aceptar se procede al apilado y muestra el resultado.

Figura 40 – imagen apilada

La imagen apilada no se ve con mucho contraste pues el ajuste de histograma es muyamplio.Ajustando el histograma con el panel inferior se puede mejorar el aspecto en pantalla dela foto.



Figura 41 – imagen luego de ajustes de histograma

Y a continuación grabamos el resultado.Esto puede hacerse en formato FITS o TIFF. Ambos pueden usar 16 o 32 bits por canal,lo cual conserva información de un amplio rango dinámico.Es conveniente no aplicar a la imagen grabada los ajustes de histograma que acaban dehacerse para no perder información en la imagen.

Figura 42 – grabando imagen como FITS



K3CCDToolsLas secuencias de imágenes tomadas con K3CCDTools, grabadas como AVI , o series deimágenes tomadas con otros programas, pueden procesarse con K3CCDTools.En la solapa de Proceso de Secuencias primero abrimos la secuencia que contiene loscuadros oscuros.

Figura 43 – abrir los cuadros oscurosCon el botón Rectángulos completos marcamos todos los cuadros y luego revisamos si nohay alguno defectuoso, que lo desmarcamos.

Figura 44 – descartar cuadros oscuros defectuosos



Y con el botón calcular Resultado (suma) obtenemos el apilado.

Figura 45 – apilar sumando

Y lo grabamos como BMP.

Figura 46 – guardar como BMP

Luego abrimos la secuencia de imágenes del objeto



Figura 47 – abrir secuencia de imágenes

Con el botón DF abrimos el Cuadro Oscuro que grabamos antes para aplicarlo a estasecuencia.En la solapa Procesamiento de Secuencia del diálogo de Configuración podemosseleccionar diversas formas de aplicar el Cuadro Oscuro.

La ventaja del método de promediar los alrededoreses que cuando se resta un punto caliente delCuadro Oscuro resulta un punto negro en laimagen. Al sustituirlo por un promedio de los pixelesde alrededor se evita este punto negro.

Activando y desactivando el botón DF puede verseel efecto en un cuadro cualquiera y se puedenprobar diversas configuraciones de proceso deCuadro Oscuro.

Figura 48 – configuración decalibración



Figura 49 – cuadro sin calibrarAcá se ve el efecto de calibrar con el cuadro oscuro.

Figura 50 – cuadro calibradoAntes de apilar estos cuadros hay que alinearlos. Para ello apretamos el botónSeleccionar punto central FFT y marcamos en un cuadro una característica sobresalientede la imagen.Luego con el botón Calcular Rectángulos se determinan los máximos rectánguloscomunes a todos los cuadros.Revisando cada cuadro se desmarcan los que están movidos y luego usando el botónAlinear, seleccionar la forma de alineación y presionamos en Alinear marcados.



Figura 51 - alineacióny finalmente con el botón calcular Resultado (suma) obtenemos el apilado que podemosgrabar como FITS

Figura 52 – apilado grabado como FITS

Nos va a pedir verificar los datos del encabezado FITS



La ventaja de este formato, además de permitir incluir estainformación en el encabezado, es que conserva lainformación con mayor rango dinámico al usar 16 o 32 bitspor canal en lugar de 8.

Podemos mejorar la visibilidad de ciertos detalles con el uso de ajustes de histograma.Esto no afecta la imagen grabada, sólo cómo se ve en pantalla.

Figura 54 – ajustes de histograma

Figura 53 – datos deencabezado FITS



ResultadosA continuación veremos algunos ejemplos de fotos que se pueden lograr con

webcams o cámaras económicas y un correcto procesamiento:

Figura 55 - M8 con Vesta 36x30s

Figura 56 -M8 con Vesta amp OFF 28x30s



Figura 57 - M8 con SPC900 17x30s

Figura 58 -M8 con DSI 80x15s



Figura 59 -M104 con SPC 23x30s

Figura 60 - M104 con DSI 52x30s



Figura 61 - M16 con Vesta 39x30s

Figura 62 - M16 con Vesta 26x30s amp OFF

módulo 1 - introducción a la astrofotografía digital

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