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Interpretación y ajuste del histograma en imágenes
astronómicas
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Una herramienta de gran utilidad que vamos a encontrar en los programas
de tratamiento es el histograma. Se trata de un gráfico que clasifica
los píxeles de la imagen, de manera que con él tendremos
una especie de radiografia de nuestra toma. En él podremos observar
la distribución de los píxeles en función de su intensidad
luminosa. El histograma irá variando conforme realicemos cambios
en la imagen, proporcionando así información sobre la corrección
de las modificaciones.
Veamos primero a lo que nos referimos:
Éste es un histograma típico de una astrofotografía. El eje X equivale a la intensidad luminosa, partiendo de cero, o negro absoluto, a la izquierda, hasta alcanzar el blanco a la derecha. El gráfico indica en qué lugar del rango dinámico, la escala entre el negro y el blanco, tenemos los píxeles de la imagen, en función de su cantidad. La cantidad de píxeles se muestra en el eje Y, por lo que cuanto más alta sea la curva en un punto más cantidad de píxeles se encontrarán en ese lugar del rango dinámico. Por lo tanto, este perfil es muy típico porque en una astrofotografía la mayor parte de la imagen contiene el fondo, predominantemente oscuro, mientras que las estrellas y otros cuerpos brillantes son representados por un número de píxeles muy inferior. El histograma normalmente se puede descomponer en los histogramas de cada uno de los canales del espacio de color en que trabajemos. Por lo general será en el espacio RGB, por lo que se descompondrá en los canales rojo, verde y azul. Recomiendo trabajar teniendo siempre a la vista los histogramas de cada color. En el del ejemplo, cada línea corresponde a uno de los canales de color. Según hemos comentado, en un histograma el borde izquierdo corresponde a las sombras, el derecho a las luces y la zona central a los medios tonos. Pues bien, podremos desplazar las tres solapas que encontraremos en la parte inferior, a las que corresponden respectivamente, haciendo que el histograma se estire hacia un lado y otro. Sin embargo, debemos tener mucho cuidado al realizar estas operaciones, como ahora veremos: En el caso del histograma del ejemplo, si recortamos el borde de las sombras ocurre lo siguiente:
Por tanto, recortar el borde negro sólo es adecuado cuando el histograma ofrezca inicialmente un tramo vacío de píxeles en esa zona del rango dinámico, no siendo nada recomendable recortar el borde negro de manera que se invada el inicio de la curva, ya que eso implicaría dejar fuera de la imagen píxeles con información real. Vamos a hacer lo mismo pero recortando el borde de las iluminaciones:
Es evidente que el resultado no es muy satisfactorio. Las estrellas
se han saturado, hinchándose y perdiendo el gradiente de color
a su alrededor. Son precisamente las estrellas quienes acusan este recorte,
ya que los pocos píxeles que ocupan en comparación con el
tamaño total de la imagen son los que en el histograma se registran
en la parte derecha, la de las luces, en la parte de la curva en la que
menos cantidad de pixeles quedan.
Además, es necesario comentar un efecto muy patente en este recorte, y es que el histograma final aparece muy quebrado. Eso significa que han aparecido hucos sin contenido de píxeles en el rango dinámico, lo cual se traduce en unas transiciones bruscas entre píxeles de distinto contenido de iluminación. Esto es inevitable, ya que al forzar el histograma obligamos a separar el rango dinámico de la imagen. Cuanta mayor profundidad de color tenga el formato de nuestra imagen, menos huecos aparecerán en el histograma. El recorte del borde de las iluminaciones sólo se recomienda realizar con un valor mínimo al inicio del proceso de tratamiento, ya que con toda probabilidad así estemos dejando fuera de la imagen contenido correspondiente a ruido. Viendo los resultados que llevamos, es inmediato caer en la cuenta de que nuestro trabajo con el histograma se centrará en modificar los medios tonos casi exclusivamente. De esta manera no estaremos dejando fuera de la imagen píxeles que contengan información, y las transiciones serán más equilibradas. Cuando obtenemos una imagen astronómica, lo habitual es que el perfil del histograma está muy concentrado en las sombras. El gráfico es prácticamente plano a excepción de un estrecho pico. Nuestro trabajo con la imagen buscará ensanchar la curva, o lo que es lo mismo, llevar parte de esa curva hacia las luces. Así, haremos que se resalten detalles que en principio nos quedan ocultos. Esa idea, junto con la de no recortar nunca las luces y la de recortar las sombras sólo hasta casi el pie del gráfico del histograma harán que consigamos una imagen bien equilibrada. En general, el procedimiento a seguir con una imagen en bruto es éste: - Igualar el valor de la mediana de cada uno de los canales de color (es decir, dar a los medios tonos de cada canal el valor que se indique en la casilla Median de las estadísticas de la imagen). Este proceso se conoce como normalización. - Reducir el nivel de medios tonos, hacia las sombras, en un 87% aproximadamente. - Recortar el borde negro hasta el pie del gráfico del histograma, o dejando un valor del 3 ó 4 % inicial sin contenido de píxeles. - Crear una máscara con la luminancia invertida para proteger de las saturaciones las luces. Será interesante procesar la máscara antes de utilizarla. Ver curvas . - Estirar los medios tonos hacia las luces en un valor de un 10 % aproximadamente, en función del ruido resultante. |
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