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Traitement des images cométaires

Pretraitement

On traite ici une observation de la comète 73P/Schwassmann-Wachmann réalisée le 26 avril 2006 (fragment C). C'est objet mobile a été observé avec un téléobjectif Canon EF 400 mm à f/5.6 et un boîtier Canon EOS 350D modifié (mise en place de filtre de coupure infrarouge d'origine Baader). 20 images de la comète ont été réalisées. Le temps de pose élémentaire est de 120 secondes à 400 ISO. Les conditions sont celles d'un éclairage urbain.

En premier, vous devez générer les images maîtres : OFFSET, DARK, FLAT et éventuellement, un fichier recensant les défauts cosmétiques. Cliquer ici pour plus de détails.

Sélectionner les 20 images RAW en vous aidant de l'outil Décodage des fichiers RAW... du menu Photo numérique :

 


Détail de l'image RAW centré sur l'image de la comète 73P/Schwassmann-Wachmann (C). 
Noter la structure CFA et la présence de quelques poussières (taches sombres)..

Réaliser le prétraitement classique (commande Prétraitement... du menu Photo numérique) :

Convertir la séquence de fichiers RAW en sequence d'images RVB 48 bits (menu Photo numérique) :

Aligner les images en s'aidant des étoiles du champ (commande Registration stellaire... du menu Traitement) :

Mesurer les coordonnées du noyau de la comète dans la première et la dernière image de la séquence  (utiliser pour cela le pointeur de souris, ou pour un résultat plus précis, la commande PSF du menu contextuel) :

Calculer le déplacement en pixels de la comète durant la séquence d'acquisition :

Evaluer le mouvement horaire suivant les axes X et Y. Le temps écoulé entre entre la première et la dernière image est de 0.0345 days, c'est à dire 0.828 heures (pour connaître la date d'acquisition d'une image, charger en mémoire cette image, puis dans la console, taper la commande INFO). Finalement, nous avons dx = -54.2/0.828 = -65.4 pixels/heure et dy = 17.8/0.828 = +21.5 pixels/heure.

Réaliser à présent un second alignement. Nous prenons à présent en compte le mouvement de la comète pour ne pas avoir de filé de celle-ci dans l'image finale compositée. Utiliser la commande TRANS2 pour cela. La syntaxe est :

TRANS2 [SEQUENCE D'ENTREE] [SEQUENCE DE SORTIE] [DX pixel/heure] [DY pixel/heure] [NOMBRE]

Pour l'exemple traité nous faisons :

>TRANS2 KK KKK -65.4 21.5 20

Maintenant vous pouvez accumuler les images recentrées. La méthode la plus simple :

>ADD2 KKK 20

Après avoir égaliser les couleurs du fond de ciel avec la commande DARK et après une légère retouche de la balance du blanc, voici le résultat :

A gauche, une visualisation linéaire. A droite, une visualisation logarithmique.


Fusion d'une visualisation linéaire et d'une image des courbes isophotes (voir la commande Isophotes... du menu Visu).

Note 1 : si la comète est brillante et si elle est entourée d'étoiles faibles, il est toujours possible d'effectuer un recentrage directement sur le noyau en employant la commande REGISTER (sélectionner le noyau au préalable avec la souris).
Note 2 : si besoin, pour modifier ou définir la date dans une séquence, utiliser le commande INIT_DATE.

Rehaussement des contrastes

Comets are diffuse objects whose details are not very contrasted (jets, plasma tails, etc.). Iris has several tools that allows you to extract these details in a particularly efficient manner. The range of applications is vast: photometry of the nucleus, global photometry, bringing out the rotation of the nucleus, polarization studies, multi-color analysis, etc...

We are going to process a sequence an image of the comet Hyakutake (click here for download HYAKUTA image, size = 110Kb):

>LOAD HYAKUTA
>
VISU 1300 300


Standard (linear) view of the Hyakutake image.

This image clearly shows the large difference in levels that exist between the central region and the rest of the coma (note that the comet occupies the whole image). This makes it difficult to visualize weakly contrasted details. You can try a better visualization (logarithm processing):

>LOAD HYAKUTA
>
OFFSET -300
>
LOG 10000
>
VISU 10000 400
>
MODULO 400
>
VISU 400 0


Log view of Hyakutake comet. Note the extension.

Now try to extract the jets that may emanate from the core. First, determine the position of the nucleus. We find the coordinates (171, 164). Then use the rotational gradient, the RGRADIENT command. The syntax is:

RGRADIENT [XC] [YC] [DR] [DALPHA]

Starting from an input image (in memory), RGRADIENT creates two images, with a radial shift ([dr] in pixels) and a rotational shift ([dalpha] in degrees) with respect to the point ([xc], [yc]). Between these two images, the shifts have the same amplitude, but an opposite signs. The two images are then added to create the final image.  In polar coordinates (r, a) with respect to the point ([x],[y]), we have:

B'(a,r,da,dr) = 2.B(a,r) - B(a-da, r-dr) - B(a+da, r-dr)

with:

B = the starting image
B' = the resulting image
da = the parameter [dalpha] of the command
dr = the parameter [dr] of the command

The rotational gradient is used to observe poorly contrasted details in a bright object which exhibits a symmetry of revolution (dust in an elliptical galaxy or jets in the tail of a comet). The gradient removes the object with a symmetry of revolution with respect to ([x], [y]).

>LOAD  HYAKUTA
>
RGRADIENT  171  164  0  15
>
OFFSET  1000
>
VISU 1700 600

You can also execute RGRADIENT command from the Processing menu:



Hyakutake image after RGRADIENT processing. Several jets are clearly revealed by this method.

The gradient produces an image with zero average intensity.  The offset is adjusted so that the image can be visualized with positive thresholds. Now, several jets coming out of the nucleus are evident. Be careful when interpreting the results obtained with this technique.  Too large a value for [dalpha] can make false details appear, or restore them with an incorrect morphology.  On the other hand, too small a rotation angle can keep low contrast structures from being visible.

It is good to experiment with several values of the parameters to have a precise idea of the structures that are revealed.  Typical values of [dalpha] go from 2° to 20°.  For [dr], the values are from 0 to 2 (negative values are also significant). Finally, note that it is necessary to know the position of the center of the object with precision.

Now, try the angular filtering, i.e. the ANG_FILTER command

ANG_FILTER [XC] [YC] [RADIUS] [SIZE]

The command performs a low-pass filter on rings centered to ([xc],[yc]). The algorithm computes the average of pixels in the ring in sectors of [size] degrees. The size of the computation relative to the center (xc,yc) is a circular area of dimension [radius].

The ANG_FILTER command is generally use to enhance radially structured features in images, such comet or a solar jets visible during a total solar eclipse.

>LOAD HYAKUTA
>
ANG_FILTER 171 164 108 31
>
SAVE I
>
LOAD HYAKUTA
>
ANG_FILTER 171 164 108 0
>
SUB I 1000
>
VISU 1200 900


Result of the angular processing.

We can also use the mathematical modeling of the coma with the FIT_ELLIPSE command from the Processing menu (for details, click here).

>LOAD HYAKUTA

then:


Here Xmin...Ymax are equal to zero. In this condition, Iris compute automatically this parameters.

Result of the subtraction of the model. Note the presence of fine knots in the trail.

See also the wavelet processing of comet images.


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