Le Pré Traitement des Images

I) Bases fondamentales

1.1) Signal et Bruit

Une image numérique est une image faite de nombres qui traduisent des signaux et du bruit. Un signal est une quantité mesurable et reproductible. On distingue les signaux utiles comme ceux qui émanent d'une étoile ou d'une galaxie que l'on veut mesurer et les signaux inutiles ou gênants comme ceux des photons provenant du fond de ciel. Le signal, pour différentes raisons liés à l'électronique de la caméra ou à l'atmosphère traversée , n'est, pratiquement, jamais identique et subit des variations. Ce sont ces variations que l'on appelle "bruit" .

1.2) Le BIAS ou OFFSET

L'image prise à 0 milliseconde (théoriquement) comporte des charges que l'on appelle "pré charge" et qu'il faut soustraire des images.Ce signal d'offset est induit par les caractéristiques de l'amplificateur de sortie et de l'électronique de traitement du signal vidéo.

1.3) Le Noir :

Faisons une expérience : enregistrons une image de 5 secondes dans le noir; on verra que les pixels de l'image ne sont pas à zéro mais a 30 pas codeurs, par exemple. Doublons le temps de pose à 10 sec et les pixels auront 60 ADU. Conclusion, comme il n'y a pas de la lumière, le CCD génère tout seul des charges qui sont , de plus, proportionnel au temps. Le noir est un signal qui se superpose toujours à l'image au cours de la pose. C'est le principal facteur qui limite le temps de pose en CCD. Ce grand défaut des CCD est éliminé en grande partie par le refroidissement du CCD par effet Peltier et par eau refroidie ou autre moyen professionnel . C'est pour cela que les charges d'obscurité sont, aussi, appelés charges thermiques. Le noir nuit à la qualité de l'image et il convient de bien faire la soustraction du noir de l'image. Si une caméra 12 bits enregistre en 15 minutes de pose 2000 ADU de charges thermiques, il ne restera plus que 2095 ADU (4095-2000) pour l'image.

1.4) Le FLAT ou PLU

Les photos sites du CCD ne sont pas sensibles de la même manière à la lumière. De plus, le CCD placé au foyer d'un télescope n'a pas un éclairement uniforme en raison du vignetage optique ( assombrissement de l'image au bord par rapport au centre) augmenté avec les réducteurs. Des poussières projettent, également, leur ombre sur l'image . Comment éliminer ces imperfections : La bonne solution consiste à diviser l'image débarrassée du noir et de l'offset par une image FLAT-FIELD (champ plat) ou PLU (plage de Lumière Uniforme), prise sur un fond de ciel uniforme. Comme nous venons de le souligner plus haut, a chaque signal s'associe un bruit traduisant les variations du signal autour d'une moyenne. Au BIAS est associé le bruit de lecture, au signal thermique le bruit thermique et aux signaux provenant des photons de l'objet céleste et de ceux du fond de ciel, le bruit de photons.

II) Acquisitions des images du BIAS, du Noir et du FLAT

Nous utilisons pour l'acquisition et le prétraitement des images le logiciel "CCDSoft" de la société BISQUE. Dans le menu caméra, nous cliquons sur "Take image" et nous choisissons l'option Bias ou Dark ou Flat-Field. Avant de prendre nos images, nous attendons que la mise en température s'équilibre avec une puissance inférieure à 90% pour ne pas forcer l'activité du refroidissement Peltier. Notre caméra à multi étage Peltiers et refroidissement à eau peut atteindre la température de -45° par rapport à la température extérieure

2.1) BIAS

Lorsque cette température est stable, nous prenons une série de 20 images de Bias.

2.2) NOIR

Nous prenons des séries de 16 noirs avec des temps de poses allant de 10 à 300s.

2.3) FLAT :

Pour les flats, si votre système optique est au point, vous pourrez attendre que le soleil soit à vers - 3.3 degrés en dessous de l'horizon, pour commencer à tester la dynamique de notre image en posant 4 secondes pour éviter l'effet centre bord du à l'obturateur  des que la moyenne est entre la moitié et les deux tiers de la dynamique, nous acquérons les images de Flat. Pendant la durée du délai de temps entre des images de FLAT, je décale un peu le télescope de façon à pouvoir éliminer par une médiane les quelques étoiles qui pourraient s'y trouver. Le temps imparti pour prendre des flats au crépuscule ou à l'Aurore est assez court notamment lorsque nous devons prendre des flats pour les filtres BVRI; dans ces conditions nous pouvons commencer plutôt, environ une demie heure avant le coucher du soleil, en mettant un linge blanc sur l'ouverture du télescope, d'autant que le temps des prises de flats est assez longue lorsqu'on a une monture allemande puisqu'il faut des flats en double; en effet les images prises avec le tube à l'ouest sont inversées par rapport à celles prises le tube à l'Est, du moins dans notre configuration.

III) Pré Traitement des images brutes.

Le logiciel CCDSoft a une fonction de prétraitement puissante très facile d'emploi; en effet il suffit d'indiquer au logiciel les répertoires ou se trouvent les Bias, Noirs et Flats et le répertoire des images à traiter pour que le prétraitement se fasse automatiquement. La fonctions "Align" automatique ou manuelle aligne les images et la fonction  "combine" permet d'obtenir une addition, une moyenne ou une médiane des images.

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