天文图像处理全指南Word文档下载推荐.docx
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2好了，下面的步骤就从这里开始。
假设你已经得到了红、绿、蓝三个滤镜拍摄的的叠加好的黑白照片，按照下面的步骤一步步把它们制作成一张彩色的照片。
第一步：
打开红色（即红色滤光片拍的，其实是黑白的）图像，修改尺寸为200%，这使对齐时容易些。
第二步：
打开绿色（同上，不解释）图像，修改尺寸为200%，全选，复制，粘贴到上一步红色图像的上面的新图层中。
蓝色图像也这这样，复制到绿色图层的上面。
第三步：
隐藏蓝色图像的图层，轻轻移动绿色的图层，来和下面红色的图像对齐。
（看不到下面的图层怎么对齐？
原文写的不太对，至少应该改下透明度吧。
）显示蓝色图层，移动蓝色图层和绿色图层对齐。
步骤阅读第四步：
移动后，四周会有空白，使用裁剪工具将四周的空白剪掉。
第五步：
新建一个空白RGB图像，尺寸和上一步裁剪过的一样。
将第四步中的红色图层粘贴到空白图像的红色通道里。
第六步：
重复上一步，将绿色图层粘贴到绿色通道里，蓝色图层粘贴到蓝色通道里。
大功告成。
步骤阅读使用色阶和曲线——调节图像的色调范围
色阶和曲线工具用来调节图像的暗部、高光以及中间调范围的强度。
为了达到最好的效果，应该用16-bit图像，而不是8-bit的。
这两种工具功能差不多，色阶更简单易学，而曲线则功能更强大。
色阶是一个直方图，表示的每种亮度值的像素的数量。
只需通过三个调节滑块来操作，来调节图像的黑、白、灰颜色。
黑色的滑块定义了一个阈值，暗于这个阈值的所有像素都视为纯黑色；
白色滑块也定义一个阈值，亮于这个阈值的所有像素都视为纯白色。
中间的滑块重新定义了黑白之间的中值，改变中间色调，以适应新定义的范围。
曲线工具提供了更多的操作，可以通过一条线定义多个调节点。
有时候，色阶的简单易用对于得到完美的图片已经足够用了。
但是当你想手动拉高暗部区域，同时又保持其他区域不变的话，曲线的优势就体现出来了。
天文图像处理全指南
（2）：
太阳系进阶技术
第二部分：
太阳系-进阶技术
小波锐化
锐化和模糊
反卷积
自然化处理
合成颜色
制作动画
这一部分仍然是处理太阳系的天体：
太阳、月亮和大行星。
这次要介绍更多更高级的处理工具和方法。
首先学习锐化技术来增强图像细节，同时使用模糊技术，当有的地方看起来不真实时保持整体的平衡。
“真实”的定义对于呈现高质量的图像是很重要的，我们将会讨论这个问题。
大气和望远镜会对成像造成一定程度的影响，这种影响可以用所谓“反卷积”的技术消除。
这种高级功能通常在高端的天文图像处理软件中才有，但一般的图像处理软件通过插件，也可以实现这些功能。
反卷积功能如果使用得好的话，对提升图像细节是很有用的。
我们还将介绍怎样缩短拍摄RGB图像的时间，在拍摄木星和火星时，可以只拍两种颜色即可。
最后还将介绍关于动画的制作，用Photoshop就可以制作出生动的动画，能看到天体的运动、细节的变化，是非常有意思的。
方法/步骤
1重要的软件：
功能强大但价格贵。
有很多插件可以使用，比如AstroImage就有反卷积的功能。
功能简单，免费，也有插件可以实现强大的功能。
REGISTAX：
强大的免费的对齐和叠加软件，把高帧率的AVI视频叠加为细节突出的静态图像。
这次将详细研究小波锐化功能。
2小波锐化——提取特定细节
小波锐化技术能够增强图像中特定的细节。
比如你想锐化中等尺度的细节，但又不影响锐度已经很高的细节，就可以用小波锐化。
反之亦然。
小波锐化在很多图像处理软件中都有，或者通过插件都能实现。
很多人都是在Registax中第一次使用小波锐化的。
通常都在叠加处理的最后一步使用小波技术增强细节。
下面就逐步学习怎么使用小波锐化功能。
3上图：
Registax中小波锐化的控制界面
如果你处理好几个AVI文件，勾选上Holdwaveletsettings复选框。
Waveletscheme设为Linear，Initiallayer设为1，step设为0。
Waveletfilter设为Gaussian。
Uselinkedwavelets不要勾选。
点击并按住每个滑动条的preview按钮，看哪一个滑动条决定了真正你想锐化的细节，而不是噪声（这几层滑动条从上往下，依次决定从细到粗的细节，第一层基本是噪声，最后一级基本没有什么细节）。
将上一步确定细节的滑块向右移动，看效果合适就停。
不要移动太多了，保持图像自然。
4第四步：
滑块上方的Denoise和Sharpen值可以调节使噪声减少、锐化增强，调的时候要慢，如果调坏了，可以按ResetWavelets恢复。
最后，按DoAll，然后按Saveimage，存成16-bitPNG或TIFF格式。
再存一个没有经过小波锐化的FITS文件，以后做小波锐化使用。
如果你处理很多AVI文件，可能需要做相似的小波锐化，点击Savescheme按钮，将来可以导入保存的设置。
5锐化和模糊——两种看似矛盾的方法结合
步骤阅读
6锐化和模糊是图像处理中常用的技术。
在第一部分里我们已将讲了一些锐化方法，下面要讲到锐化和高斯模糊结合起来使用。
乍一看，好像模糊对图像处理没什么帮助，毕竟我们一直在追求最清晰、锐化的图像，怎么会用到模糊呢？
实际上模糊处理有很多好处。
比如，模糊能够使过于锐化的图像恢复到自然的样子。
同样，模糊能够消除掉图像本身和在做锐化过程中出现的细微的噪声。
在噪声区域使用高斯模糊，降噪效果就很好。
模糊还可以消除由各种因素引起的重复性的噪声信号。
锐化和模糊通过恰当的配合使用，对与提取细节的同时保持自然是很有帮助的。
基于图层的图形软件，像Photoshop和GIMP，还提供了一种强大的调节锐化和模糊的强度的方式。
通过复制一个图层，在上面的图层中做处理，即使做的过量了，通过调节不透明度也能很好地控制的程度。
7模糊细颗粒噪声
处理细颗粒噪声的方法有很多。
这里做一次弱高斯模糊，来平滑木星上的细颗粒噪声。
把图像放到全大，调节高斯模糊的程度，直到把噪声都平滑掉。
8锐化细节
细颗粒噪声去除之后，可以做一次锐化，比如USM锐化。
这样图像中的细节就会被锐化，同时又不用担心噪声被增强。
如果不做模糊这一步，就做锐化，那么噪声也会被锐化而增强。
9修复过度锐化
模糊可以使过度锐化的图像恢复平滑而自然。
首先复制图层，在上面的图层中做一次模糊，这时细节就基本上没有了。
然后调节上层的不透明度，使下层的锐利图像部分透过来，调到满意为止。
10反卷积——挽救模糊变形的图像
反卷积原理
反卷积是通过软件处理过程反推图像在光学路径上扭曲的效果，使图像恢复到原始样子的方法。
在天文摄影中，图像的扭曲变形（或者卷积）是因为大气抖动或者光学系统的缺陷造成的。
反卷积就是反推这两种效果。
造成变形的光学过程就是点扩散函数（PSF）。
可以做反卷积的软件有：
MaximDL,Astraimage,ImagesPlus,GIMP（使用插件）,Photoshop（使用插件）,Astroart和IRIS。
11反卷积类型
要想做反卷积，首先要定义PSF。
如果PSF是未知的，可以做一个近似的拟合，然后看看效果如何。
这称为“盲反卷积”，对于有星的图像更容易些，星可以看作点光源，而对于展源目标，如行星、星系、星云，效果可能不好。
最常用的两种反卷积类型是R-L（Richardson-Lucy）反卷积和VC（VanCittert）反卷积，当然还有其他的。
不同的类型差异比较大，主要的参数就是定义PSF的形状和执行反卷积的次数。
12反卷积参数
不同软件的反卷积功能参数不同，但主要的功能都是定义PSF的形状。
比如，高斯PSF定义了从中心向周围平滑扩展的高斯轮廓。
其他的类型可能定义的陡峭或者平滑的PSF。
建议从高斯PSF做起，然后再尝试其他的。
PSF的大小要和你想修复的细节大小相匹配。
从小到大逐渐尝试。
执行的次数开始时选低点，5到10次即可，否则会耗费很长时间。
13熵极大值方法
熵极大值反卷积是一种强大的恢复图像工具。
可以用来纠正跟踪不好或者望远镜校准不好的情况的图像。
要想用熵极大值法处理跟踪不好的行星图像，要用相同的设备拍摄对一颗亮星拍摄一段AVI视频。
对齐和叠加之后，剪切星像粘贴到行星图像的旁边，这样就给了熵极大值处理一个参考，即把这颗星还原成点源。
14自然化处理——如何应对处理过度的图像
有时你可能会痴迷于对图像的处理，去掉噪声，提取细节是这么的容易，一激动就处理过度了。
图像处理一超过某种程度，就显得有点哗众取宠了。
避免这种情况最好的办法就是锻炼你的眼力，同时学习什么时候用什么工具。
在锦上添花和画蛇添足之间还是有很明显的界线的。
杯具的是，在你连续处理了几个小时之后，你可能都意识不到你是不是处理过度了。
这时，你可以停下来，去干点别的，过一会再回来看你处理的图，你的第一印象是不是看起来不太自然了？
如果是的话，就按下面的办法去改善。
一种常见的问题是图像的边缘锐化过度了。
高对比度的边缘看起来好像有深色或浅色的两条平行的带。
锐化蒙板（Unsharpmasking）有时就会有这种副作用。
改善这种问题最常用的方法就是复制图层，在上面的图层做模糊处理，然后把上面图层的不透明度改低点，比如10%到25%，就能恢复原貌。
15复制图层，降低饱和度
太艳丽或者太苍白的颜色也会让图像不自然。
调整整体的饱和度有可能管用，但也会带来副作用。
一个解决办法就是复制图层，在上面的图层中降低饱和度。
混合模式设为亮度（luminosity）。
然后调节下面图层的饱和度，就能把颜色调的正常些了。
如果调出来不正常的细节，就把下面图层做下模糊即可。
上面的亮度图层会保持原来的细节。
行星图像也有这种“边缘”效应，看起来很难看。
添加一个蒙板可以挡住不需要的区域。
将一个图层填充成黑色，用选择工具圈出一个和行星形状一样的选区，做2-4个像素的羽化，然后将之删除，黑色的的图层就留下了个洞，从而透过下层的行星。
这个技术可以对所有行星图像使用，当然土星稍微复杂点，还要为环单独做一个蒙板。
16合成颜色——只用两种颜色合成，缩短拍摄时间
17跟很多深空天体不一样，一些行星拍起来不容易，因为它们自转太快了，比如木星。
如果你用单色的相机通过红绿蓝三色滤镜拍摄的话，你必须拍三次视频才能合成一张彩色照片。
如果用时太长的话，木星、土星、火星就可能因为自转而导致模糊。
但是，有一种方法可以让拍摄过程更快，就是完全放弃一种颜色，而是用另外两种颜色，制造出第三种颜色来。
听起来很刺激吗？
在拍火星和木星上，这种方法是很有效的，甚至可以以假乱真，和RGB合成的照片没什么区别。
拍摄红色和蓝色的行星图像，不用拍绿色。
用你最熟的对齐叠加软件处理拍摄的视频，每次处理最后使用一次小波锐化。
将红、蓝两张照片导入图形处理软件中，放在两个图层中，对齐两个图层，把图层命名为红和蓝。
裁剪掉对齐造成的边缘空白。
18第四步：
复制红、蓝两个图层并放在最上面。
将最上面的图层不透明度设为50%，合并这两个图层，命名为绿。
创建空白RGB图像，将刚才的红、蓝、绿图层粘贴到新图像的红、绿、蓝通道中。
确认所有通道都是自动激活的。
然后调整色阶和曲线，将图像的色彩调真实。
19制作动画
太阳系中有些天体在很短时间内就能看出运动。
火星、木星、土星就是这一类。
它们自转很快，因此表面上的细节就跟着自转在变化着。
Hα波段的太阳也是个例子，太阳表面的细节，几分钟甚至几秒钟就能看出变化来。
拍摄这些变化过程的静止图像，然后排列出来，也能看出来变化。
但如果能做成视频的话就更生动了，效果可能远远超过想象。
制作动画的方法不少，存储的格式也很多，最流行的格式是GIF动画，在网络上支持很好。
另一种流行的方式是存成电影。
免费的Registax能够将处理过的静态图像制作成AVI视频。
第一步当然是拍摄，拍摄时要想到需要拍多少张来制作动画，动画的速度，每一帧的时间。
这些问题也取决于你的硬盘大小，相机的拍摄速率，图像的大小和你要拍摄的目标或天象等等。
每段视频拍摄30秒，每隔半分钟拍摄一次。
一个小时，可以拍60幅，覆盖了木星1/10的自转周期。
处理这些文件不容易，即使有些批处理软件能帮上点忙，比如AVIStack2就很擅长这个。
处理这些拍摄的AVI视频工作有点费劲，但是一旦你处理好了这些静止图像，后面就好办了。
接下来有很多软件可以用，比如AnimateGIF，Registax和很多商业软件。
AdobeImageReady也是特别适合做这个工作。
下面的步骤是在photoshop里做的，但是这些准备工作和对齐过程，使用很多别的动画软件也可以完成。
检查每一幅图像，看有没有明显太亮或太暗的，适当调整一下亮度，让所有的图像亮度一致。
20第二步：
把每一幅图像按顺序加载到每个单独的图层中，最靠前的图像放在最下层。
按顺序给图层命名。
21第三步：
隐藏除了图层1和图层2的其他图层，调节图层2的透明度，然后轻移图层2，来对齐两幅图像。
22第四步：
重复上一步，将所有图层对齐，每次都使用图层1作为参考。
最后裁剪掉周围的白边。
23第五步：
隐藏除了图层1的其他图层。
选择“窗口”菜单，选择“动画”，弹出动画控制窗口。
选择frame1，按复制帧，复制和图像数量一样的帧。
24第六步：
选择frame2，再隐藏其他图层，只让图层2可见。
以此类推，就能将每个图层填到每一帧中去。
全选所有帧，设置一个合适的帧频。
最后选择“文件”，“存储为Web和设备所用格式”，存成GIF文件。
天文图像处理全指南（3）：
深空天体基础技术
第三部分：
深空天体-基础技术
去除光污染
直方图
处理颜色
增强技术
第三部分将跳出太阳系，开始介绍深空天体的处理方法。
用到的软件和工具，也和前两部分处理月亮、行星和太阳时有所不同。
深空天体照片往往通过长时间曝光得到，处理起来可不是这么简单。
光污染常常在照片上形成一种橘红色的背景污染。
这部分中将会讲到怎么去除光污染造成的这种背景，还会讲到如何榨取出图像中的每一丝细节。
本文还会介绍一些技术，能让你的彩色图像更清晰锐利、缩短拍摄的时间，还有如何方便地用直方图检视一幅图像。
了解直方图是找到图像中隐藏的细节的关键。
我们还会讨论图像的锐化，如何锐化需要锐化的部分，而保持其他部分不变。
最后，再学习下怎样用图层蒙版合成不同曝光量的照片。
重要的软件
和上面两款不同的是它是免费的，支持各种操作系统，还有大量的插件库。
天文图像处理软件：
很多天文图像处理软件都好用，比如功能强大的MaximDL，Astroart和ImagesPlus，还有免费的IRIS等。
1去除光污染
2星空只在完全黑暗的条件下才最美，而这种条件正离我们越来越远。
街灯，建筑物灯，车灯，探照灯都是光污染的来源，这些光污染毁了城市的星空。
长时间曝光的星空，都会呈现一种发红的色调，这是灯光被大气中的尘埃反射的结果。
有这么几种方法，可以避免光污染：
用单色CCD加窄带滤光片拍摄，或者单反加光害滤镜。
如果没有滤镜，还可以在图像处理时来改善图像。
这幅图显示出光污染造成的典型特征——橙棕色的亮度渐变。
如果图像中没有那种梯度渐变的现象，就简单一些。
打开色阶，选红色通道，把中间调节滑块向右滑动，直到呈现一点点绿色。
再选绿色通道，将中间滑块向右滑，直到天空背景再次变黑，没有明显的红色和绿色。
3第四步：
如果你的图像明显有梯度渐变，就复制图层，这时两个图层有相同的图像。
在上面的图层中，选择滤镜/杂色/蒙尘与划痕，设置半径值为100，阈值为0。
这是，一切细节都看不到了。
将此图层的混合模式改为“差值”，再适当调整一下曲线，最后合并图层。
4直方图
在处理图像的过程中，你总会遇到直方图。
直方图在处理图像上是非常有用的，它描述的是图像中每种亮度值的像素数。
横轴是亮度，黑在左，白在右。
图像中所有的亮度值，都按顺序排列在横轴上。
纵轴是像素的数量，由于亮度值很多，因此各种亮度的像素值紧密地排列在一起，呈现出一些趋势，像起伏的山一样。
而某一种亮度的绝对像素数并不重要。
直方图也提供了图像的很多内容信息。
比如一幅图像是黑色背景中的很多星像，直方图就会在最左侧有一个高峰，这是天空背景的信息。
相机拍摄图像的灰度数量，是有bit数给出的，bit数越高，灰度的数量就越多。
所以像很多CCD相机拥有较高的bit数，灰度数量能达到成千上万。
这并不罕见，对于这种图像，在普通的处理软件中打开时，直方图几乎全部在黑色一端。
下面就用直方图展开技术把隐藏在黑色中的图像显示出来。
5亮度和对比度展开
增加亮度会使图像直方图向右移动。
移动过多时，会使亮的像素达到最大值，就是纯白色。
如果这时你点了确定键，那这些白色像素就不可恢复了。
同样，如果将亮度降低，直到直方图向左移动到头，就有像素变成了纯黑色，在深空天体照片中，纯黑色的背景看起来可能不自然。
所以应该避免这种情况。
图像中亮度的分布，也就是直方图中那个“主峰”，定义了图像整体的对比度。
一幅对比度差的图像，直方图的“主峰”就窄，调节对比度，就是在使这个“峰”展开变宽。
6色阶
色阶工具直接在直方图上调整，有三个滑块可调。
仔细观察直方图可以确定哪里需要调整。
理想情况下，黑色滑块应该正好在直方图开始升起之前，白色滑块在直方图完全落下去之后。
此时拥有最佳的对比度。
中间滑块定义的是图像亮度的中值，通过调这个滑块你可以改变图像的亮度，而不会有像素达到极值。
色阶工具对于提取暗弱的细节非常有用，但它也有局限，就是它是一种线性的调整。
这就意味着，你不能只改变某些特定的亮度，而保持其他亮度不变。
7曲线
曲线工具是功能更强大的色阶。
在色阶工具里只有一个中间滑块，而曲线则提供理论上无穷多个中间滑块，也就是一种非线性调整。
这就可以只针对某一些亮度来调整了。
使用起来很简单，曲线开始时是一条45度的直线，一般情况下，横轴表示要调整的亮度，纵轴表示将原来的亮度值调到什么高度，也就是曲线的轮廓。
默认的45度直线，说明要调的亮度和要调到的目标是一样的。
在曲线上添加调节点，再拉动调节点，就可以重新定义曲线的形状。
曲线应该是平滑的，并且要避免曲线达到最顶端或底端，这意味着有像素变成了纯白货纯黑色了。
8数字冲印
从图像中提取细节的过程就像从胶片中冲印照片一样。
这称作数字冲印过程（DDP）。
DDP中的一个重要部分就是非线性直方图展开。
DDP在专业天文图像处理程序能够找到，它可以手动调整直方图的某一部分，而保持其他部分不动。
这在很多时候很有用，比如你想增强星系或者星云中暗弱细微的结构，而不让其他亮的部分变的更亮。
不同的软件中，实现DDP的方式不同。
在MaximDL中（下图），DDP是USM和gamma展开的结合。
后者能够增强图像的亮部或暗部。
9处理颜色——单色摄影省时法
很多相机都能用来拍摄深空天体，单反相机和制冷CCD都能直接拍摄彩色照片，但我们更希望使用单色天文CCD，尽管要拍出彩色照片要换不同的滤光片，因此拍摄时间也大大延长了。
这样做的好处是你能在图像的空间细节中分离出颜色信息，从而可以随意增强某一种颜色的细节。
图像的空间细节由亮度（L）信息决定，可以用L滤镜拍摄得到，颜色信息有RGB三色滤镜拍摄得到。
这三色图像不如L图像重要，它们并不提升图像细节的质量。
听起来很奇怪是吗？
事实确实如此，如果你有一个非常好的L图像，那么三色图像甚至可以是模糊的都没关系。
10要使用CCD拍摄L图像，需要把分辨率设为最高，保证能拍到最好的细节。
拍摄RGB三色图像时，为了达到和L图像相当的曝光量，理想情况下曝光时间应该是L图像的三倍。
因为每个颜色的滤镜只透过三分之一的光线。
但由于三色图像的分辨率并不重要，所以你可以使用CCD的像素组合（binning）功能来提升相机的灵敏度，从而缩短拍摄时间。
设置3×
3像素的binning，则每3×
3个像素和成为一个大像素，这样相机的灵敏度就提高了9倍，同时分辨率变为原来九分之一。
所以使用binning之后，每种颜色图像拍摄时间就变成了L图像的三分之一，而结果和你原来曝光三倍于L图像是一样的。
步骤：
第一步，假设你已经有处理好的L、R、G、B四张图像。
如果你使用了binning方法拍摄了三色图像，你需要增大图像的尺寸，和L图像相同。
如果你是用的2×
2binning，就把图像扩大到200%，如果使用的3×
3binning，就扩到到300%。
第二步，创建一个RGB图像，尺寸和L图像相同，把LRGB四张图像粘贴到不同的图层里，给图层命名防止搞错。
隐藏上面两个图层，降下面两个图层对齐。
第三步，重复上步，将上面两个图层也对齐。
11第四步，再新建一个RGB图像，将刚才的R图层粘贴到新图像的红色通道里。
同样把G、B图层也粘贴到相应的通道里。
将这张全彩色的图像（图层）复制，粘贴回原来的图像里。
第五步，把L图层移动到RGB图层上面，图层混合模式设为“明度”。
调整饱和度、色阶和曲线，调到满意为止。
如果RGB图层有噪声影响了视
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