Utilità del BIAS....solo in certi casi

Suggerimenti e scambio info per osservazioni ottimali e foto performanti del cielo

Moderatore: Sirio

Rispondi
Avatar utente
micimax
Utente ADIA full
Messaggi: 1441
Iscritto il: ven feb 11, 2011 4:26 pm
Residenza: Sartano (CS)

Utilità del BIAS....solo in certi casi

Messaggio da micimax »

In questi giorni sto cercando di approfondire le mie ancora insufficienti conoscenze sulla corretta calibrazione delle immagini deep.
Mi sono imbattutto nell'interessante articolo sulla "Teoria della calibrazione di un'immagine ccd" scritto dal nostro Paolo Ruscitti.
Siccome da più parti ho letto questa formula di calibrazione (non chiara a mio avviso)

NewImage = RawImage - DarkImage - BiasImage / FlatImage - DarkImage_flat - BiasImage

ho voluto concentrare la mia attenzione sul bias. Premesso che so in generale cos'è e come va fatto un bias, mi sono convinto che tale frame va utilizzato solo nel caso di calibrazione cosiddetta "avanzata", ovvero quando si vogliono riprendere i dark a tempi maggiori dei light, allo scopo di ridurre ulteriormente il rumore (e quindi per una calibrazione più precisa).
Pertanto, non vedo altra necessità di usare il bias nella normale calibrazione in quanto basta riprendere i dark ed i dark_flat (alla stessa temperatura dei rispettivi light) i quali contengono già il disturbo del bias.
Al massimo può risultare utile sottrarlo ai flat qualora non si riprendessero i dark_flat.

Vorrei sapere da voi se quanto sopra scritto è giusto o se qualcosa mi sfugge. Cosa ne pensate?
Massimo

*in attesa di mettere in funzione il nuovo setup*

http://astromaxi.wordpress.com/
http://www.astrobin.com/users/micimax/
Avatar utente
effepas
Utente ADIA super
Messaggi: 1935
Iscritto il: gio nov 04, 2010 8:04 pm
Residenza: Taranto

Messaggio da effepas »

La riflessione è interessante.
Io partivo da un assunto, ovvero che il Thermal frame = Dark frame - Bias frame, che avevo trovato nel sito di Nicolini, creatore e sviluppatore di Astroart.

http://astronomiadigitale.blogspot.it/2 ... frame.html

http://astronomiadigitale.blogspot.it/2 ... frame.html

A questo punto mi viene un dubbio, come mai si dovrebbero fare dei dark più lunghi delle immagini luce, sapendo che il rumore generato dal sensore è proporzionale a temperatura e tempo di scatto?
Francesco
Lunga vita e prosperità. (Mr. Spock - Star Trek)

http://www.flickr.com/photos/22992181@N02/

Celestron 8
Rifrattori Acro: 50/600 Kaewa - 70/500 SW
Vixen Super Polaris - Synscan / EQMOD
Canon Eos 450d - SPC900 - QHY5II-L mono
Avatar utente
paolo
Utente ADIA middle
Messaggi: 176
Iscritto il: sab giu 20, 2009 4:08 pm
Residenza: Aielli Stazione (L'Aquila)

Messaggio da paolo »

Ciao amici,

è da molto che non ci si sente poiché negli ultimi mesi, pur non avendo abbandonato l'attività astronomica, ho avuto maggiori impegni di famiglia e di lavoro. Scrivo due righe, in seguito qualcosa di più dettagliato, perchè ho poco tempo, ma visto che sono stato citato mi sembra opportuno chiarire alcune cose sui vari ragionamenti.
effepas ha scritto:... Io partivo da un assunto, ovvero che il Thermal frame = Dark frame - Bias frame, ...
Questo è assolutamente giusto, poiché il frame termico deve contenere solamente il segnale dovuto alla temperatura dell'apparato e a null'altro. Questo segnale è proporzionale alla temperatura e al tempo di integrazione.
effepas ha scritto:A questo punto mi viene un dubbio, come mai si dovrebbero fare dei dark più lunghi delle immagini luce, sapendo che il rumore generato dal sensore è proporzionale a temperatura e tempo di scatto?
Qui mi sembra ci sia un po' di confusione tra segnale e rumore. Il segnale è ciò che "ci piace" perché riproducibile e quindi, se necessario, eliminabile. I dark-frame servono proprio a questo, perché riproducono il "segnale", non il "rumore", che viene prodotto dalla temperatura durante l'integrazione di un certo soggetto e quindi lo possiamo sottrarre per liberare il frame dal segnale termico (e dal bias). Il "rumore", invece, non è riproducibile, altrimenti sarebbe segnale, e purtroppo è associato ad ogni segnale, quindi anche a quello termico. Il rumore, dettagli maggiori in seguito scusate ma il tempo è tiranno, va come la radice quadrata del segnale, quindi cresce meno ed è per questo che si allungano le integrazione, in maniera tale da rendere il rapporto segnale/rumore a vantaggio del segnale, quindi il più alto possibile.
A questo punto, per creare un frame termico è meglio utilizzare lunghe esposizioni per ridurre il contributo del rumore sul segnale termico, per poi scalare del fattore giusto il frame per calibrare le nostre immagini.

Un'ultima cosa, ho letto nel forum da qualche altra parte, non ricordo dove, che il bias della QHY8L si ottiene integrando per 4 s! Mi piacerebbe conoscere la fonte di tale informazione e la motivazione, in quanto il bias si ottiene assolutamente integrando per un tempo nullo. Infatti il bias è il livello di tensione di lavoro del CCD, in pratica è la tensione che serve per farlo funzionare ed è una specie di zoccolo che viene aggiunto ad ogni frame e che se utilizzato male, tra le altre cose, produce l'effetto di controvignettatura quando andiamo ad applicare il flat con alcuni software che operano con i valori di bias.
Prendete una Canon, per esempio, o una CCD. Integrate al buio per il minor tempo possibile (0 sarebbe l'ideale, ma anche un millesimo di secondo va bene) leggete il valor medio del frame e quel numero è il bias, lo zoccolo di cui vi dicevo. Sottraendolo ad un frame lo liberiamo di questo contributo. Ma attenzione, ripeto, il bias è presente ovunque, nei light, nei falt, nei dark, se lo si rimuove in modo non corretto, si ottiene una controvignettatura durante l'applicazione del flat. Se volete se ne può parlare meglio.
Un saluto a tutti!
Osservatorio astronomico "B. Occhialini"
www.ariadivetro.it
Avatar utente
geriko70
Utente ADIA full
Messaggi: 1590
Iscritto il: dom ott 18, 2009 11:48 am
Residenza: Bari

Messaggio da geriko70 »

Ciao paolo [smilie=hate-saluto.gif]
è un piacere rileggerti,
ecco perche alcune volte ho notato una strana vignettatura dopo l'elaborazione, che sul singolo frame non notavo!!!
si secondo me massimo ha centrato nell'argomento
sarei interessato in un approffondimento :wink:
tipo faccio una domanda:
alcuni se non mi sbaglio ad ogni frame intervallano i dark ( noi invece i dark li facciamo a fine serata )
quale il procedimento più corretto o più performante?
ciao Michele


televue np 102
R.C 12" gso
w.o. megrez 72
etx70 meade
coronado 60h-alpha ds
Skywatcer EQ6 Pro Richard Gerlinger+rowan
GM2000 QCI ultraportable
lodestar/lodestar X2
CDS600D + QHY268M f + Playerone poseidon C pro camera

verso l'infinito e oltre
Avatar utente
micimax
Utente ADIA full
Messaggi: 1441
Iscritto il: ven feb 11, 2011 4:26 pm
Residenza: Sartano (CS)

Messaggio da micimax »

Intervengo a proposito di quanto chiesto da Michele....
Usando un CCD dotato di controllo della temeperatura i dark si possono fare anche in momenti diversi dalle riprese, purchè siano realizzati alla stessa temperetura dei light frames (e con gli stessi tempi, nel caso di calibrazione "normale").
Mentre con le canon, non avendo il controllo della temperatura, è meglio fare i dark dopo ogni singolo scatto; questo perchè durante la notte la temperatura varia (a volte anche parecchio) e di conseguenza la calibrazione non risulta efficace se tale variazione di temperatura è considerevole.
Comunque a fine estate con Paolo abbiamo intenzione di effettuare degli esperimenti proprio sull'utilizzo dei dark "scalabili" per una corretta calibrazione. Ma di questo ne riparleremo prossimamente :wink:
Massimo

*in attesa di mettere in funzione il nuovo setup*

http://astromaxi.wordpress.com/
http://www.astrobin.com/users/micimax/
Avatar utente
Scarry87
Utente ADIA full
Messaggi: 1196
Iscritto il: mer feb 06, 2008 3:36 pm
Residenza: Mola di Bari

Messaggio da Scarry87 »

paolo penso ti riferisca a me riguardo al bias della qhy8l..

la risposta è semplice..questa ccd ha due modalità di lettura del segnale..una rapida sotto i 4 sec e una normale al di sopra dei 4 secondi.
Modalità non gestibile dall'utente.
quindi se io faccio light con tempi al di sopra dei 4 sec..perchè devo calibrare con bias differenti? tutto ciò è illustrato nel libretto di istruzioni inglese della ccd.
Avatar utente
micimax
Utente ADIA full
Messaggi: 1441
Iscritto il: ven feb 11, 2011 4:26 pm
Residenza: Sartano (CS)

Messaggio da micimax »

Per chi interessato questo il link del manuale in inglese della QHY8L:
http://www.google.it/url?sa=t&rct=j&q=q ... Hec9Qu9Cjw
Massimo

*in attesa di mettere in funzione il nuovo setup*

http://astromaxi.wordpress.com/
http://www.astrobin.com/users/micimax/
Avatar utente
paolo
Utente ADIA middle
Messaggi: 176
Iscritto il: sab giu 20, 2009 4:08 pm
Residenza: Aielli Stazione (L'Aquila)

Messaggio da paolo »

Scarry87 ha scritto:paolo penso ti riferisca a me riguardo al bias della qhy8l..

la risposta è semplice..questa ccd ha due modalità di lettura del segnale..una rapida sotto i 4 sec e una normale al di sopra dei 4 secondi.
Modalità non gestibile dall'utente.
quindi se io faccio light con tempi al di sopra dei 4 sec..perchè devo calibrare con bias differenti? tutto ciò è illustrato nel libretto di istruzioni inglese della ccd.
Ciao, allora come prima cosa se lasciamo il bias in tutti i frame, light, dark, flat flat-dark e così via, non sarà necessario tenerne conto poiché in fase di calibrazione verrà rimosso nel modo corretto. Se, invece, vogliamo provare a fare calibrazioni più sofisticate, per esempio attraverso librerie di dark e cose del genere, allora dobbiamo lavorare con i frame termici, quindi senza bias.
Per venire alla questione, il bias non centra nulla con i tempi d'esposizione del light, il bias è la tensione di lavoro del ccd, in pratica è il potenziale che serve proprio a catturare, tra le altre cose, i fotoelettroni prodotti durante l'esposizione e questo potenziale è costante indipendente dal tempo, dalla temperatura e da qualsiasi altra cosa. Per sapere quanto vale è necessario leggere il contenuto della CCD senza alcuna integrazione, ciò con tempi nulli.
Tra le altre cose, il manuale della QHY8L è riguardo è molto preciso, riporto testualmente:

"Capture BIAS Image
BIAS image means exposure time of images is Zero. You need avoiding any light to enter into CCD Sensor when you shoot image. So you have to cover the lens cap of camera. Set Exposure Time to 0, and then use the low speed to shoot many (10 -50 sheets) BIAS image. Save and overlap them .Use the function of average overlapping, do not match with position to get one BIAS Master image. Save this image."
Osservatorio astronomico "B. Occhialini"
www.ariadivetro.it
Avatar utente
Scarry87
Utente ADIA full
Messaggi: 1196
Iscritto il: mer feb 06, 2008 3:36 pm
Residenza: Mola di Bari

Messaggio da Scarry87 »

non so che dire..su un forum inglese svisceravano a lungo la questione..e alla fine la conclusione erano bias da 4 sec..
comunque i bias almeno per me sono obbligatori poichè faccio la bad pixel map e non la sottrazione normale del dark..
in ogni caso ho provato sia bias da 4 che da 0..e non ho visto differenze..
Avatar utente
hal9000
Utente ADIA full
Messaggi: 885
Iscritto il: lun ago 06, 2007 5:01 pm
Residenza: Firenze

Messaggio da hal9000 »

Un attimo...

Se non erro le cose stanno così:

Raw Image = Bias + Rumore termico + (Segnale * Flat) + varie sorgenti di rumore non ripetibile

Dark frame= Bias + Rumore termico + varie sorgenti di rumore non ripetibile

Supponendo di utilizzare dei Dark frame effettuati alla stesa temperatura e con la stessa durata della posa della immagine Raw, che utilità ha usare un ulteriore Bias frame?

Mi spiego meglio...

Se io sottraggo dalla immagine grezza originale un dark frame ottengo il seguente risultato:

Raw - Dark = Bias + Rumore termico + (Segnale * Flat) + varie sorgenti di rumore non ripetibile - Bias - Rumore termico + varie sorgenti di rumore non ripetibile = (Segnale *Flat) + varie sorgenti di rumore residuo

Attenzione perchè le "varie sorgenti di rumore non ripetibile" non si sottraggono, ma anzi, spesso si sommano proprio perchè non sono ripetibili e quindi non effettueranno alcuna correzione all'immagine originale, e tenderanno ad aumentarne un po' il rumore, anche se probabilmente sarà ordini di grandezza inferiore a tutte le altre sorgenti di rumore che effettivamente vengono corrette, come il rumore termico.

Come si vede dalla relazione il Bias viene tolto automaticamente quando si toglie il dark frame.
Perchè effettuare una ulteriore sottrazione di Bias frame dall'originale?

Questa storia dei Bias frame non mi ha mai convinto....
La parola "credo" e la parola "scienza" non stanno quasi mai nella stessa frase.
Mr. Spock - Star Trek
Avatar utente
paolo
Utente ADIA middle
Messaggi: 176
Iscritto il: sab giu 20, 2009 4:08 pm
Residenza: Aielli Stazione (L'Aquila)

Messaggio da paolo »

hal9000 ha scritto:... anche se probabilmente sarà ordini di grandezza inferiore a tutte le altre sorgenti di rumore che effettivamente vengono corrette, come il rumore termico.
Il rumore non viene mai corretto, è impossibile perché non riproducibile. L'unica cosa che si può fare è aumentare il rapporto segnale/rumore, per esempio aumentando i conteggi, in parole povere integrando complessivamente più a lungo. Quindi si corregge il segnale termico, non il rumore... purtroppo per noi!
hal9000 ha scritto:...Come si vede dalla relazione il Bias viene tolto automaticamente quando si toglie il dark frame.
Hai perfettamente ragione!
hal9000 ha scritto:Perchè effettuare una ulteriore sottrazione di Bias frame dall'originale?
Perché è l'unico modo per calibrare le immagini utilizzando una libreria di Dark-Frame ripresi ad una certa temperatura e con un certo tempo d'integrazione. Mi spiego meglio. Quando è nuvoloso, posso passare del tempo a riprendere serie di dark frame a diverse temperature del CCD (che saranno poi le temperature di lavoro durante le riprese del light, quindi la CCD in oggetto deve essere non solamente raffreddata, ma deve avere anche il controllo della temperatura, altrimenti il discorso salta quasi del tutto). Ma con che tempi d'integrazione? Io scelgo tempi di 10 minuti. In questo modo ho dei master-dark a diverse temperature per riprese da 10 minuti. E se una sera ad una certa temperatura riprendo light da 5 minuti o da 15 minuti cosa me ne faccio dei master-dark della mia libreria? Qui entra in gioco il bias. Se sottraggo dai vari master-dark il bias-frame (che ricordo è indipendete dal tempo d'integrazione, dalla temepratura e da ogni altra cosa, ma dipende solamente dall'elettronica della CCD) ottengo i master-termici, ciò i frame che dipendono solamente dalla temperatura e dal tempo d'integrazione. Quindi questi master possono essere scalati poichè il segnale termico dipende, come detto poco fa, solamente dalla temperatura e dal tempo d'integrazione. Allora se ho ripreso M51 con frame da 5 minuti alla temperatura di -15°C, prendo il mio master-termico a quella temperatura, lo divido per due (in quanto è ottenuto con tempi d'integrazione di 10 minuti e non 5) e calibro i light. In questo modo, però, dai light non vado più a sottrarre il bias e quindi ne devo tenere conto sottraendolo a parte. Identico discorso per i flat.
Questo metodo è quello utilizzando negli osservatori professionali dove non si può perdere del tempo a riprendere i dark, anche se le loro CCD lavorano a temperatura bassissima, per alcune misure è necessario comunque calibrare.
Il discorso che fai sull'aggiunta di rumore dopo ogni operazione è assolutamente vero. Bisogna valutare solamente i costi ed i benefici, per questo a settembre inizierò con Massimo Micieli una serie di esperimenti per cercare di capire proprio questi costi e benefici. Lui ha una CCD termostata, io lavoro solamente con le DSLR. Anche qui c'è da sperimentare però.
Osservatorio astronomico "B. Occhialini"
www.ariadivetro.it
Avatar utente
effepas
Utente ADIA super
Messaggi: 1935
Iscritto il: gio nov 04, 2010 8:04 pm
Residenza: Taranto

Messaggio da effepas »

Credo sia una delle discussioni tecnicamente più rilevanti del forum, e personalemente mi sta aiutando a capire meglio argomenti che non padroneggio.
Ora sono curioso di vedere cosa verrà fuori dalla vostra sperimentazione (anche io per forza di cose utilizzo una DSLR)...
Francesco
Lunga vita e prosperità. (Mr. Spock - Star Trek)

http://www.flickr.com/photos/22992181@N02/

Celestron 8
Rifrattori Acro: 50/600 Kaewa - 70/500 SW
Vixen Super Polaris - Synscan / EQMOD
Canon Eos 450d - SPC900 - QHY5II-L mono
Avatar utente
micimax
Utente ADIA full
Messaggi: 1441
Iscritto il: ven feb 11, 2011 4:26 pm
Residenza: Sartano (CS)

Messaggio da micimax »

Finalmente questa discussione che ritengo IMPORTANTISSIMA ha preso piede...
A questo punto siamo già in grado di distinguere tra:

calibrazione normale (ovvero sottrarre i dark e i dark flat realizzati nelle stesse condizioni dei light)

e

calibrazione avanzata (nel caso di librerie di dark "scalabili"come accennava Paolo).

La teoria della calibrazione delle immagini astronomiche non è così complessa, basta distinguere il rumore dal segnale (cosa che molto spesso porta ad errate conclusioni ed interpretazioni).

Ritengo utile seguire con attenzione questi argomenti e le sperimentazioni che faremo in quanto stanno alla base di una corretta gestione della marea di segnali e rumori che registriamo ogni qualvolta facciamo uno scatto all'universo. :wink:
Massimo

*in attesa di mettere in funzione il nuovo setup*

http://astromaxi.wordpress.com/
http://www.astrobin.com/users/micimax/
Rispondi

Torna a “>>> TECNICHE osservative e fotografiche”