Ce thème est certainement l'un des plus présenté en CCD sur le web. Nous tenterons donc d'en extraire seulement les informations les plus utiles et nous en profiterons pour aborder plus en profondeur le côté pratique et mise en oeuvre.
L'arithmétique de base
Le prétraitement d'une image brute fait intervenir 3 images de référence. Le but de cette opération est tout simplement de combler les défauts( optique ou électronique) du système de prise de vue afin d'obtenir l'image brute la plus épurée possible.
Voici, ci-dessus, l'opération presque parfaite( à la constante de dynamique près) du prétraitement d'image. A ce stade, il faut savoir que le plus délicat n'est pas de prétraiter des images mais belle et bien d'obtenir de bonnes images de référence.
L'image du noir : Cette image sert de référence pour abaisser le seuil de notre image brute. Les CCD, comme tout système électronique, ne sont pas parfaits. Il en découle que même s'il ne sont pas exposés à la lumière, ils se chargent légèrement et de manière régulière. Donc, si l'on effectue une pose dans l'obscurité la plus totale, on n'obtiendra pas une image d'un noir d'encre comme on pourrait l'imaginer d'un prime abord. De même, certains pixels "chauds" saturent très vite. L'image du noir permettra alors de les supprimer.
L'image de précharge : On fait intervenir cette image pour "équilibrer la balance". En fait, il faut savoir que l'image du noir que nous avons cité précédemment contient déjà la précharge. Pour rester homogène, comme l'image brute (prétraitée par l'image du noir) ne contient plus l'image de précharge, il nous faut faire de même avec la PLU.
La PLU (ou Plage de Luminosité Uniforme) : De toutes les images de prétraitement, cette image est sans aucun doute la plus importante et la plus délicate à obtenir. Son rôle est multiple car elle permet de :- supprimer (ou du moins d'amoindrir) les traces des petites poussières situées sur les optiques.
- supprimer les effets de vignettage engendrés par des systèmes optique très ouverts.
- Homogénéiser la sensibilité des photosites du capteur car ils n'ont pas exactement la même sensibilité.
- Supprimer les bruits de lecture. Une matrice CCD à besoin de faire transiter les charges des photosites de ligne en ligne et de colonne en colonne lors de la lecture. Il en résulte un léger bruit qui augmente à mesure que l'on se rapproche de la sortie située au niveau de l'amplificateur électronique.
L'obtention des images de référence
L'image du noir : L'image du noir s'obtient tout simplement en fermant l'avant du télescope de manière à faire le noir absolu sur le capteur. On réalise alors une série de poses égales au temps de pose utilisé pour nos clichés du ciel. Ensuite, il suffit de moyenner notre série d'image de manière à limiter les effets de bruits aléatoires.
L'image de précharge : Cette image est indépendante du temps de pose des clichés. Elle doit aussi se faire dans le noir mais cette fois ci avec un temps d'exposition le plus court possible. On procède alors à une série de clichés que l'on moyennera pour limiter le bruit.
La PLU : Pour réaliser une bonne PLU, il nous faut un fond lumineux et homogène. plusieurs méthodes s'offrent à nous.
- La méthode du ciel bleu : Elle consiste à réaliser ses PLU au crépuscule ou à l'aurore sur un ciel bleu. Le gros problème de cette méthode, c'est qu'avec des instruments très ouverts( F/D < 4), il est fort délicat de trouver le juste moment entre la saturation de l'image( il ne faut jamais que les pixels soient saturés) du fait que le ciel est encore trop claire et l'apparition des premières étoiles du fait de la très grande luminosité de l'instrument.
- La méthode du mur blanc : Les heureux possesseurs d'un mur blanc en profitent bien souvent pour utiliser se support pour leur PLU en braquant tout simplement l' instrument vers le mur et en l'éclairant le mur de manière homogène. Le seul souci de cette méthode c'est qu'il faut un mur blanc( pas toujours facile à emporter dans ses bagages). D'autre amateurs remplacent le mur par un caisson fait maison qu'ils viennent placer à l'avant du télescope. Dans ce caisson se trouve un néon qui vient éclairer une plaque blanche semi-transparente.
- La méthode de la "PLU médiane" ou "super flat" : Cette méthode est a mon sens la plus efficace et m'a depuis longtemps convaincu même si les amateurs la juge souvent trop vite. La raison, la plus souvent évoquée, est que les ouvrages spécialisés conseillent de faire une PLU dont le signal sera de l'ordre de 60 à 70% de la valeur de saturation maximal du capteur de manière à offrir un bon rapport signal sur bruit. Dans la pratique, le prétraitement par PLU médiane contredit parfaitement la chose. Un rapport signal sur bruit de qualité s'obtiendra simplement en utilisant un bon nombre d'images brutes( une dizaine par exemple).
Application des images de référence
Cette partie plus pratique s'adresse avant tout aux utilisateurs de caméras starlight qui désirent connaître la procédure pour prétraiter leurs images brutes avec le logiciel d'origine de leur caméra.
Réalisation d'une moyenne de clichés : Comme nous l'avons vu précédemment, pour obtenir de bonnes images de référence, il nous faut moyenner différentes poses. Le logiciel d'origine étant relativement limité pour cette action, il va nous falloir moyenner les images 2 à 2.
Cette opération s'effectue en 2 étapes. Tout d'abord on charge la première image FITS ( format d'image spécifique à l'astronomie permettant de stocker, en plus de l'image, des informations sur le cliché et ses conditions de prise de vue) via le menu "File" puis "Open". Une fois l'image chargée, on va dans le menu "Merge" puis on clique sur "Merge two images together".
Il faut cocher la case "Average" ( ou en français : "Moyenner" ) et valider en cliquant sur le bouton "Merge". Une nouvelle image va alors apparaître. Elle sera constituée de 50% de la 1ère image et de 50% de la 2ème.
Pour cette méthode, il ne faut jamais oublier que toutes les images doivent avoir le même "poids" les unes par rapport aux autres. Ainsi, si l'on désire moyenner 8 clichés, il nous faudra d'abord faire la moyenne des clichés 2 à 2. Cela donnera:
Image moyenne 1 = (Image1+Image2)/2
Image moyenne 2 = (Image3+Image4)/2
Image moyenne 3 = (Image5+Image6)/2
Image moyenne 4 = (Image7+Image8)/2On sauvegardera les images moyennes qui nous donnerons donc 4 nouveaux clichés.
On pourra alors refaire l'opération avec les 4 nouveaux clichés pour obtenir 2 clichés que l'on sauvegardera à nouveau.
Enfin, on moyennera les 2 derniers clichés. La méthode est certes fastidieuse mais c'est la seule qui nous permette de conserver l'importance des images les unes par rapport aux autres car à l'arrivée on obtiendra bien:
Image moyenne = (Image1 + Image2 + Image3 + Image4 +Image5 + Image6 + Image7+Image8 )/8
NB: Certains logiciels plus complets permettent de réaliser cette opération de manière beaucoup plus simple en sélectionnant directement l'ensemble des clichés mais le principe reste le même.
Soustraction des images de précharge et du noir : Maintenant que nous avons moyenné nos images de référence, il faut les appliquer à nos images brutes.
Commençons par soustraire l'image du noir de l'image brute. L'opération est fort simple. On commence par charger l'image brute (menu "File" puis "Open"). Ensuite on va dans le menu "Merge" et on clique sur "Substract Images (Dark Frame)". On doit alors choisir l'image moyenne de nos images du noir et on valide. On sauvegarde l'image obtenue et c'est terminé pour cette étape.
Il nous faut faire de même entre l'image de la PLU et l'image de précharge. L'opération est identique sauf qu'on remplace l'image brute par celle de la PLU et l'image du noir par celle de précharge.
Division de notre image brute épurée du noir par notre PLU épurée de la précharge: Une fois ces 2 étapes terminées, nous n'avons plus qu'a appliquer la division entre les images du "numérateur" du "dénominateur". Cette action sera effectuée en chargeant d'abord l'image brute soustraite du noir puis en allant dans le menu "Merge" et "Apply Flat Field". On sélectionnera l'image de PLU épurée de l'image de précharge et on validera.
Voilà, après quelques efforts notre image est enfin prétraitée. Il ne reste plus qu'a effectuer la même opération sur l'ensemble des images brutes qui nous intéressent.
