Iris a grandi linee

Da Sezione Pianeti UAI.

Versione delle 21:21, 13 apr 2007

Configurazione del programma

Ricordiamo che IRIS è disponibile all'indirizzo internet:

http://www.astrosurf.org/buil/

Installato il programma, dovremo predisporre il computer creando una cartellina di lavoro (ad esempio: "Frames IRIS") sul computer. IRIS andrà a salvare in questa cartellina tutti i suoi files di lavoro (a volte migliaia….) ottenuti scomponendo filmati o immagini bitmap.

Il formato dei files che genera Iris è il “.fit”, il formato non compresso usato per l'archiviazione dei dati astronomici. Si tratta di un formato che permette di salvare immagini con più “dinamica" rispetto ai files grafici tradizionali. Infatti, con Iris lavoreremo comunemente con un massimo di 15 bits, cioè 32768 toni di grigio, contro gli 8 bits (255 toni di colore) per ogni colore delle normali immagini bitmap o jpg.

Alla fine di ogni elaborazione, conviene archiviare sia i risultati finali (“bmp” o “jpg”), che i files “fit” originati dall’elaborazione, cancellando il restante contenuto della cartella “Frames Iris”. Installato il programma, sarà quindi comodo crearsi sul desktop un collegamento sia al programma che alla cartella “Frames IRIS”, che verranno usati frequentemente. Alla prima apertura del programma impostiamo il percorso per far riconoscere la cartellina “Frames Iris” precedentemente generata: su "File>Setting" diamo, tramite la casella "working path", il percorso che condurrà IRIS alla sua cartellina di lavoro, come indicato in figura:

Estrazione della sequenza di immagini

IRIS elabora sia sequenze di immagini bitmap tutte della stessa dimensione (es. 640x480 pixels), che immagini estratte da filmati in formato “AVI”, normale o compresso con “DivX”. Le immagini saranno caratterizzate da un nome alfanumerico progressivo (es. temp1; temp2; ... temp86;...).

Se partiamo da una serie di immagini bitmap occorre:

• copiare nella cartella “Frames IRIS” la serie di immagini bmp numerate correttamente, senza zeri.
• aprire IRIS
• richiamare la funzione “file>BMP conversion”: comparirà una schermata che dovremo compilare
• scrivere la parte letterale (radice) del nome dei frames (es. “temp”)
• spuntare il tipo di elaborazione (colori o bianco e nero)
• fornire la radice dei nomi per i canali che IRIS creerà dalla scomposizione della sequenza (r, g, b, se elaboreremo a colori; "m", come monocromatico, ma va bene qualsiasi altra lettera, per elaborazioni in bianco e nero)
• scrivere il numero totale dei frames da elaborare dare “OK” ed attendere.

Se partiamo da un filmato AVI, occorre:

• aprire IRIS
• richiamare la funzione “file>AVI conversion”, comparirà una schermata che dovremo compilare
• cliccando su “select” dare ad IRIS il percorso per trovare la cartellina e il film da elaborare
• spuntare il tipo di elaborazione (colori o bianco e nero)
• fornire la radice dei nomi per i canali che IRIS creerà dalla scomposizione della sequenza (r, g, b, se elaboreremo a colori; "m", come monocromatico, ma va bene qualsiasi altra lettera, per elaborazioni in bianco e nero)
• cliccare su “convert” e confermare con “OK” al messaggio che ci informa del numero di fotogrammi.

Alla fine del caricamento, compare una finestra dialogo che riporta il numero di fotogrammi presenti nel filmato originali e quelli che IRIS ha realmente estratto, dopo aver scartato i possibili doppioni di fotogrammi presenti nei filmati.

ATTENZIONE : NEI SALVATAGGI IRIS SOVRASCRIVE SEMPRE SENZA AVVISARE  -

Allineamento delle immagini

Metodo 1: Planetary registration

E' indubbiamente il sistema di allineamento più affidabile, per avere una maggiore sicurezza sarà bene aver ripreso il soggetto con una luminosità di almeno 120 ADU. Conseguenza di questa maggiore precisione è, purtroppo, un maggior tempo necessario al suo svolgimento. Per allineare con questo sistema, IRIS cercherà il soggetto dentro la superficie di un quadrato di cui imposteremo la dimensione del lato, che potrà essere, in pixels: 64, 128, 256, 512, 1024, ovvero tutte le potenze del 2.

L’allineamento sarà eseguito CENTRALMENTE attorno al campo che tracceremo col mouse sull’immagine, all’inizio dell’elaborazione. Questo campo sarà usato per la valutazione della qualità dei frames, ma sarà anche il centro dell’area di allineamento, come mostrato nella figura di seguito.

Se durante il film (o la sequenza di bitmap) il soggetto si sposta molto, saremo costretti a fare un allineamento con una finestra di dimensioni maggiori. Più è grande questa finestra più il processo ovviamente richiederà tempo, il valore “512” copre comunque quasi totalmente il sensore di una webcam (640x480) e di solito permette di allineare anche films inseguiti molto male. Se il film riprende un pianeta, è consigliabile tracciare il campo attorno all’intero pianeta, in modo da comprendere la maggior quantità di riferimenti possibili. In generale, è conveniente posizionare il campo di riferimento su una zona particolarmente contrastata ricorrente su tutti i frames.

L’allineamento di “tipo2” (“planetary registration2” o l’analogo “Align&Stack2”)

è sicuramente più rapido, ma allo stesso tempo meno affidabile e non utilizzabile in tutti i casi. Per allineare, in questo caso, IRIS considera il bordo luminoso di un soggetto centrato sullo sfondo scuro del sensore (il caso tipico di un pianeta luminoso sullo sfondo nero del cielo). Questa prerogativa, che semplifica enormemente i calcoli, preclude però diverse applicazioni: soggetti come i particolari del suolo lunare o Saturno coi suoi anelli e le anse nere, non possono esser allineati con questo sistema, il programma andrà molto facilmente in errore. Al momento dell’allineamento, dovremo assegnare un valore di luminosità che IRIS userà come riferimento del bordo da individuare. Per trovarlo basterà avvicinarsi col mouse al bordo del pianeta: in basso a destra della schermata di IRIS, vengono visualizzate le coordinate “X” ed “Y” del cursore oltre ad un valore denominato “I”, intensità: dovremo tenere d’occhio proprio questo valore, sul fondo cielo potrà segnare dai 5 ai 60 conteggi, ma avvicinandosi al bordo del pianeta aumenterà velocemente.

In genere io imposto questo numero ad un valore circa doppio della luminosità media del fondo cielo, per prevenire errori dovuti ad eventuali pixels “caldi” o rumore elettronico del sensore.

5-ALLINEAMENTO, SELEZIONE E SOMMA AUTOMATICA DEI FRAMES

Le ultime versioni di IRIS danno la possibilità di eseguire tutta la procedura di allineamento, scelta dei migliori frames e somma, automaticamente, grazie al comando “Align&Stack”. Questo comando può essere lanciato con entrambi i metodi di allineamento precedentemente descritti, cliccando rispettivamente la versione 1 (consigliata) o 2 (più rapida ma meno precisa). Una volta convertita la serie di bitmap o il filmato, attivare la finestra “command” indicata in figura.

Su questa finestra, scriviamo “>load g1” (per elaborazioni a colori) oppure “load m1” (per elaborazioni in bianco e nero) e diamo “INVIO”, per caricare il primo file che servirà come riferimento. N.B.: nelle elaborazioni a colori, è consigliabile usare come immagine di riferimento quella del canale verde (g) poiché questo è quello qualitativamente migliore e quindi più affidabile per lo svolgimento delle operazioni di allineamento e valutazione della qualità. Align&stack 1: Tracciamo a questo punto la finestra CENTRATA rispetto a tutti i punti dove è “passato” il soggetto da usare come riferimento per valutare la qualità dei frames e l’allineamento e selezioniamo “Processing>Align&Stack1”

e compiliamo la tabella con i dati richiesti:

-sulla prima casella daremo la sigla che abbiamo attribuito alla sequenza, quindi “m” se abbiamo una sequenza in B/N oppure “g” se abbiamo un’elaborazione a colori RGB -in alto a destra impostiamo l’ampiezza della finestra di allineamento -al centro a destra diamo il tipo di elaborazione che stiamo conducendo, B/N o RGB. -a metà altezza a sinistra in caso di elaborazioni a colori, daremo le iniziali dei tre canali da esaminare, in genere “r” “g” “b”. -in basso a sinistra il numero dei frames (migliori) da sommare e quelli totalmente disponibili.

Il numero dei frames migliori da sommare va deciso arbitrariamente in base alla qualità dei frames ripresi, se abbiamo avuto buon seeing ne daremo molti, anche il 90%, se il seeing è stato scarso potremo darne anche il solo 30%.

A questo punto, possiamo dare “OK” ed attendere la fine del processo, che in base alla quantità di frames, l’ampiezza della finestra, la velocità del nostro computer, potrà durare fino a diverse ore.

NOTA: alla fine del processo a colori, nella cartellina “Frame IRIS” troveremo, oltre alle centinaia di files di lavoro, anche i tre file colore “.fit” risultanti dalla somma dei frames migliori. Questi sono chiamati da Iris “@r”, “@g” e “@b”, rispettivamente ottenuti dalla somma dei migliori frames rossi, verdi e blu.

Align&stack 2: Anche qui, prima di richiamare il comando, tracciamo la finestra CENTRATA rispetto a tutti i punti dove è “passato” il soggetto luminoso per la valutazione della qualità dei frames. A questo punto possiamo selezionare “Processing>Align&Stack2”,e andare a compilare la tabella con i dati richiesti:

-sulla prima casella daremo la sigla che abbiamo attribuito alla sequenza, quindi “m” se abbiamo una sequenza in B/N oppure “g” se abbiamo un’elaborazione a colori RGB -in alto a destra impostiamo il valore di luminosità del bordo del soggetto da allineare -al centro a destra diamo il tipo di elaborazione che stiamo conducendo, B/N o RGB. -a metà altezza a sinistra in caso di elaborazioni a colori, daremo le iniziali dei tre canali da esaminare, in genere “r” “g” “b”. - in basso a sinistra il numero dei frames totalmente disponibili, e quelli da sommare, arbitrariamente in base alla qualità dei frames ripresi, se abbiamo avuto buon seeing ne daremo molti, anche il 90%, se il seeing è stato scarso potremo darne anche il solo 30%.

A questo punto, possiamo dare “OK” ed attendere la fine del processo, che in base alla quantità di frames, l’ampiezza della finestra, la velocità del nostro computer, potrà durare anche un paio d’ore. NOTA: alla fine del processo a colori, nella cartellina “Frames IRIS” troveremo, oltre alle centinaia di files di lavoro, anche i tre file colore “.fit” risultanti dalla somma dei frames migliori. Questi sono chiamati da Iris “@r”, “@g” e “@b”, rispettivamente ottenuti dalla somma dei migliori frames rossi, verdi e blu.

6-I RISULTATI

ATTENZIONE!: sia con Align&Stack1 che con Align&Stack2, nel processo in bianco e nero il risultato NON VIENE NOMINATO. Pertanto, la prima cosa che dovremo fare alla fine del processo sarà quella di salvare il risultato della somma, scrivendo sulla finestra “command”: “>save pippo” e dando “INVIO”.

Indipendentemente dal metodo di allineamento e somma scelto, i risultati non mostrano tutta l’informazione in essi contenuta. Per evidenziarla, dovremo agire con l’elaborazione vera e propria.

7-LA PROCEDURA MANUALE

La procedura manuale consente di avere disponibili sulla cartellina “Frame IRIS” tutti i files che andiamo ad elaborare, che altrimenti IRIS eliminerebbe automaticamente. Questa possibilità non servirà quasi mai, comunque descriviamo i comandi principali per un’elaborazione “vecchia maniera”. Il caricamento del film o della sequenza di bitmap rimane identico.

Esempio di elaborazione manuale per immagini in B/N, scriviamo sulla finestra “command”:

>load m1 (invio) Tracciamo la finestra sul particolare da esaminare per la valutazione della qualità e scriviamo >bestof m 478 (invio) IRIS valuta così la qualità di 478 frames (o qualsiasi altro numero totale di frames) >select m n IRIS creerà una nuova sequenza di “.fit” di nome “n”, in ordine di qualità: “n1” sarà il migliore, “n478” il peggiore. >load n1 visualizziamo il miglior frame e tracciamoci una finestra su un particolare contrastato. >pregister n nn 256 300 IRIS allineerà con una finestra da 256 (ma possiamo anche dare 128 o 512) i migliori 300 frames della sequenza “n”, generando una terza sequenza di 300 “.fit” di nome “nn”, allineata. >add_norm nn 300 Con questo comando IRIS sommerà i migliori 300 frames allineati precedentemente. A video avremo probabilmente un’immagine completamente bianca: per bilanciarla dovremo portare a destra il cursore superiore della finestra denominata “Threshold”. Se avremo sommato pochi frames, il cursore dovrà scorrere fino ad un valore pari a 255 (immagini a colori) o 765 (immagini in bianco e nero) moltiplicato per il numero dei frames sommati. >save pippo Con questo comando all’interno della cartellina “Frames IRIS” verrà salvato il file “pippo.fit”, risultato della somma. Archiviamo questo originale, per poterne elaborare una copia tutte le volte che vorremo, per non rischiare di sovrascriverlo con IRIS.

8-CONTRASTIAMO I RISULTATI OTTENUTI DALL’ALLINEAMENTO E SOMMA

Per le immagini a colori, dovremo andare ad elaborare separatamente ciascuno dei tre canali r, g e b sommati, ovvero i tre files che Iris ha chiamato @r @g @b. Per quelle in B/N basterà elaborare l’unico “.fit” salvato manualmente alla fine dell’elaborazione.

Qualche premessa: quando diamo contrasto ad un’immagine, le zone chiare divengono più chiare e quelle scure più scure. Per evitare di “saturare” qualche zona del soggetto, dovremo quindi abbassare leggermente la luminosità del file di partenza.

Scrivere quindi: ">load @r" e dare invio, compare l'immagine in B/N del canale rosso, ridurre leggermente la luminosità con “processing> multiply>0,8”, poi potremo contrastare con “unsharp masking” (sotto al menù “processing”), togliere grana con “Gauss” o “Adaptative” (sempre sotto “processing”). Alla fine salvare il nuovo file FIT elaborato, scrivendo sulla finestrella “command”, ad esempio, ">save r" (per il canale rosso). Fare le stesse operazioni con gli altri due canali: caricarli, elaborarli e salvarli come FIT con ">save g" e ">save b" rispettivamente. Eliminiamo la “@” dal nome per ricordarci che sono le versioni elaborate. Ora possiamo ricomporre l'immagine a colori con i tre frames elaborati: scrivere: ">trichro r g b" e dare invio.

Se ci accorgiamo che il bilanciamento dei colori non è ottimale (spesso il blu è troppo evidente), possiamo dare ai tre canali valori di “mult” leggermente differenti (tipo: 0.85 al rosso, 0.83 al verde, 0.78 al blu), al fine di ottenere dei colori più bilanciati.

Per migliorare i toni scuri possiamo alzare un po’ il valore del cursore inferiore del “threshold”, senza esagerare, i bordi dei pianeti vanno preservati.

Col menu “view>(L)RGB” possiamo allineare i tre canali per correggere la rifrazione atmosferica, (dare le iniziali dei tre canali elaborati, lo “step” di 1 o 0,5 pixel, selezionare il bollino del canale da allineare con le freccette rispetto a quello scelto come riferimento).

Sulla stessa finestra “view>(L)RGB” possiamo anche fare la quadricromia inserendo un canale come luminanza.

E’ possibile esaltare o tarare la tonalità e saturazione dei colori con il comando “View>White bilance…” e “View>Saturation Adjustement…”.

Ottenuto il risultato che ci soddisfa, scrivere sulla finestrella di comando ">savebmp pippoelaborato" e dare invio.

Per l’elaborazione, anche se a prima vista può sembrare poco comodo, consiglio di scrivere più comandi possibili sulla finestra “Command”. Una volta elaborato il primo fotogramma, avremo sott’occhio tutta la sequenza dell’elaborazione, potremo sostituire i valori che riteniamo opportuni e ripetere rapidamente l’elaborazione dando un “INVIO” ad ogni riga di comando e scendendo con le freccette; non sarà nemmeno necessario porre il cursore a fine linea.

Alla fine sulla cartellina di IRIS troveremo centinaia di files FIT. Consiglio di tenere, oltre al risultato bmp, solo quelli grezzi dei tre canali colore (@r @g @b), che rappresentano in sostanza tutto il meglio del filmato e potremo elaborarli con tecniche sempre migliori quando vorremo. Ripeto che qui sono riportate solo le funzioni BASE per ottenere già buoni risultati tramite l’elaborazione di filmati con le webcam, Iris comprende altre centinaia di comandi.