Procesando con StarTools: Messier 51 en Luminancia

st-banner Aprovechando estos días de lluvia, voy a mostrar uno por uno cada uno de los pasos que sigo al procesar una imagen astronómica usando StarTools. Esto no es un método infalible ni mucho menos, el procedimiento a seguir es tan individual como el usuario y el objeto que se quiere procesar. Para este tutorial, voy a utilizar la data recopilada hace una semana con mi STF-8300M y mi telescopio TPO Ritchey-Chrétien de 8″ de la galaxia Messier 51 (30 exposiciones de 2 minutos cada una bin 2×2). Algunas características de esta imagen es que es relativamente ruidosa (el clima húmedo de Puerto Rico no me permite enfriar mi STF-8300 por debajo de los 0 grados C sin condensación) y que tiene lo que llamamos “light fall-off” (oscurecimiento de los bordes de la foto) debido a que todavía estoy aprendiendo a tomar flats. Además, la imagen es un apilamiento (stack) de varias tomas; recuerden que StarTools trabaja con imágenes ya apiladas. Este tutorial lo realicé con la versión 1.3.5.283, la más reciente a la fecha. Seguramente se pueden seguir los pasos con alguna versión anterior, pero tal vez haya funciones que no sean exactamente iguales. Para ver cada imagen en más detalle, puedes darle click para verla más grande.

Importar la imagen y evaluación inicial

Pantalla principal de StarTools.
Pantalla principal de StarTools.

Para añadir la imagen con la que vamos a trabajar, seleccionamos el botón de “Open”. Esto nos lleva a una ventana de navegación donde seleccionamos la imagen. Una vez seleccionada la imagen, ésta se ve en la pantalla principal y StarTools te pregunta cuál es su condición actual (1-lineal, no reconstruida en caso de que sea de color, sin balancear colores, 2-lineal, reconstruida en caso de que sea de color, sin balancear colores, 3-modificada, 4-no tengo idea). En nuestro caso, como nuestra imagen es monocromática, pues es la opción #1.

Escoge el tipo de imagen con la que deseas trabajar.
Escoge el tipo de imagen con la que deseas trabajar.

En mi caso, no le he recortado los bordes oscuros debido al apilamiento, por lo que StarTools me recuerda que lo debo hacer antes de procesar para obtener un resultado satisfactorio:

StarTools detectó posibles bordes oscuros debido al apilamiento de las imágenes.
StarTools detectó posibles bordes oscuros debido al apilamiento de las imágenes.

Como pueden ver, la imagen se ve muy oscura. esto es porque está en su estado lineal. Nuestro propósito es estirar la data que está ahí de manera que se puedan apreciar los detalles de la galaxia, a la misma vez que controlamos el ruido que definitivamente también aumentará:

Imagen en su estado lineal.
Imagen en su estado lineal.

Seleccionando el botón de “Auto Develop” (AutoDev) podremos ver qué data es la que en realidad se esconde en la imagen. Esto, no obstante también resaltará sus defectos.

La imagen vista al usar el módulo de Auto Develop.
La imagen vista al usar el módulo de Auto Develop.

Como pueden ver, se ven los bordes producto del apilamiento, y el oscurecimiento de los bordes. Además, se ve claramente la galaxia en el centro de la imagen. Nuestros próximos pasos serán eliminar estos bordes, y arreglar la iluminación de los bordes, y luego resaltar la galaxia en la imagen. El control de ruido lo dejamos hacia el final. Empecemos con los bordes. Le damos “Keep” al módulo de AutoDev para mantener los cambios, lo cual nos lleva a la página principal, y entramos al módulo de “Crop”. Dentro de este módulo, haremos un recuadro arrastrando el cursor sobre la imagen, de manera que encuadremos la parte de la imagen que nos interesa:

Encuadre la región de la imagen que desea mantener.
Encuadre la región de la imagen que desea mantener.

Cuando tenga la imagen encuadrada, seleccione “Keep” para aplicar los cambios. ¿Hizo mal el encuadre? Use el botón de “Start” arriba para empezar de nuevo, o use las barras de X y Y en la parte inferior para mover los bordes con más presición. Recuerde que aún si le dio “Keep” para aplicar los cambios, en la pantalla principal está el botón de “Undo”, el cual puede utlizar para revertir lo que hizo. Ok pues ya recorté los bordes y mi imagen se ve ahora así:

Imagen después de recortar los bordes.
Imagen después de recortar los bordes.

Corrigiendo iluminación no uniforme y desarrollo de la imagen

Nuestro próximo paso es mejorar la iluminación de los bordes, los cuales se ven más oscuros que el centro de la imagen. Para eso entramos al módulo de “Wipe”, el cual corrige imperfecciones de gradientes de luz y colores en la imagen. Cuando entres a este módulo, StarTools te recordará que su seguimiento de niveles de ruido está activo, por lo que te recomienda que después de usar este módulo, estiremos la información nuevamente desde cero (lo cual haremos pronto):

Dentro del módulo de Wipe.
Dentro del módulo de Wipe.

Dentro de éste módulo, StarTools te pide que selecciones “Do” para éste realizar el proceso de extracción de gradientes; sin embargo, me interesa más la herramienta de “Vignetting”. Selecciona el botón de “Vignetting” ANTES de seleccionar “Do”, de manera que StarTools remueva el oscurecimiento en los bordes de la foto. Dejando las opciones en sus parámetros originales, StarTools nos ofrece este resultado:

La imagen después de aplicar la herramienta "Vignetting" en el módulo de Wipe.
La imagen después de aplicar la herramienta “Vignetting” en el módulo de Wipe.

Se ve mejor, pero la galaxia se ve un poco sobre expuesta. No nos preocupemos por eso ahora, es temporero; mejor fijémonos en el cielo, que ahora se ve bastante uniforme. Démosle “Keep” a este resultado para aceptar el cambio y salir del módulo de Wipe, y ya en la pantalla principal entremos al módulo de “Develop” para volver a estirar (“desarrollar”) nuestra imagen. Dentro de este módulo, StarTools te recuerda que la imagen está previamente estirada (producto de nuestro paso por el módulo de Auto Develop). Seleccionemos la opción de empezar de nuevo (“Redo global stretch”):

Desarrollando la imagen en el módulo de Develop.
Desarrollando la imagen en el módulo de Develop.

Esto devuelve la imagen a su estado lineal original, pero manteniendo los cambios realizados en los módulos de Crop y Wipe. Ahora, moviendo poco a poco la barra de “Digital Development” hacia la derecha, veremos cómo la información de la galaxia poco a poco empieza a resaltarse. Llevando la barra hasta 87.67% para esta imagen (velando que el ruido del fondo no sea tan pronunciado), y usando el botón de aumento (zoom) arriba a la derecha) para observar la imagen con más detalle, obtengo este resultado:

La imagen desarrollada en el módulo de Develop.
La imagen desarrollada en el módulo de Develop.

¡Ahora estamos hablando! La imagen se ve mucho mejor ahora, pero todavía le falta mucho antes de decir que está completa. No obstante, es un buen comienzo. Selecciona “Keep” para aplicar este cambio en la imagen.

Resaltar detalles y aumentar la nitidez (sharpness) de la foto

Para empezar esta fase, entremos al módulo de HDR, en cual resaltaremos ciertos detalles de la galaxia que me interesan. Para empezar, deseo disminuir el brillo en el centro de la galaxia para que se vean mejor los detalles que hay alrededor de éste. Para esto, selecciono el algoritmo de “Reveal DSO Core” y en la barra de “Detail Size Range” selecciono 5 pixeles. Pueden ver la comparación del antes y después abajo:

El centro de la galaxia antes de usar "Reveal DSO Core".
El centro de la galaxia antes de usar “Reveal DSO Core”.
El centro de la galaxia después de usar "Reveal DSO Core".
El centro de la galaxia después de usar “Reveal DSO Core”.

Como pueden ver, ahora se pueden apreciar detalles cercanos al centro de la galaxia que antes de perdían en el brillo. Aceptamos este resultado con “Keep” y volvemos a entrar al módulo de HDR, esta vez usando el algoritmo de “Optimize Hard”. Dejo el Detail Size Range en 20 pixeles, pero muevo el Dark/Bright Response a 1.75. pueden ver la comparación abajo:

El centro de la galaxia antes de usar "Optimize Hard".
El centro de la galaxia antes de usar “Optimize Hard”.
El centro de la galaxia después de usar "Optimize Hard".
El centro de la galaxia después de usar “Optimize Hard”.

El cambio en detalle es sutil, pero notable. Dando “Keep” para aceptar los cambios, salimos del módulo de HDR y nos dirigimos ahora al módulo de Deconvolution (“Decon”) para resaltar más los detalles finos de la foto. Entrando en este módulo, StarTools nos pregunta qué tipo de máscara queremos aplicar en la imagen, debido a que no queremos aplicar el Deconvolution indiscriminadamente, o introduciremos artefactos artificiales alrededor de los objetos brillantes. Las opciones disponibles son el permitir que StarTools cree una máscara automática, crear una uno mismo, o no crear ninguna:

Selección de máscaras para el Deconvolution.
Selección de máscaras para el Deconvolution.

En nuestro caso, dejaremos que StarTools nos cree la máscara y, de necesario, modificarla a nuestro gusto. O sea, escogemos la primera opción. Al seleccionar esta opción StarTools nos muestra la máscara intermitentemente y empieza a procesar el deconvolution, pero queremos examinarla con detenimiento antes de perder tiempo en el proceso. Seleccionando el botón de “Mask” arriba de la pantalla, podremos ver la máscara que StarTools nos creó:

Máscara automática creada para el Deconvolution (lo que no esté sombreado, no será procesado).
Máscara automática creada para el Deconvolution (lo que no esté sombreado, no será procesado).

Como pueden ver, StarTools efectivamente dejó fuera de la máscara lo que no queremos que se procese con el Deconvolution, o sea, las partes más brillantes de la imagen. Voy a dejar la máscara tal como está, seleccionando “Keep”. Ahora StarTools querrá procesar toda la imagen nuevamente con los parámetros pre-seleccionados, pero mientras lo hace (podemos ver que está trabajando por la ruedita que da vueltas abajo a la derecha de la imagen) seleccionaré un recuadro de la imagen con el cursor de manera que pueda ver un “preview” de sólo una sección de la imagen. De esta manera, puedo jugar con los parámetros del Deconvolution y ver resultados más rápidamente en una pequeña sección en vez de esperar a que se procese toda la imagen. En esta imagen, subí el Deconvolution Radius (“Radius”) de su valor de 1.5 pixeles a 2.2 pixeles. Este número no es necesariamente el mejor para todas las fotos, sino que siento que me funciona bien para ésta en particular. Les recomiendo que experimenten. Pueden ver cómo StarTools genera mayor detalle en el centro de la galaxia con estos parámetros:

Aumentando el nivel de detalle con Deconvolution.
Aumentando el nivel de detalle con Deconvolution.

Aceptando este resultado, selecciono “All” para que se procese en toda la imagen. Recuerde que puede usar los botones de “Before” y “After” para ver el antes y después del proceso. Aceptamos el resultado total con “Keep” y salimos del módulo. Entremos ahora al módulo de “Sharpness” (Sharp). Recuerde que la máscara que se creó en Deconvolution sigue en efecto, por lo que la utilizaremos también para el módulo de Sharp, ya que no quiero acentuar más las zonas ya de por sí muy brillantes. Dentro del módulo seleccionamos “Next” para empezar el proceso. Cuando StarTools termine de generar las capas de procesamiento, movamos el “Small Detail Bias” de 75% a 90% y esperemos que termine de procesar el efecto. Vean la diferencia en la imagen:

Imagen antes del proceso de Sharpen.
Imagen antes del proceso de Sharpen.
Imagen después del proceso de Sharpen.
Imagen después del proceso de Sharpen.

Como pueden ver, tanto los detalles del centro de la galaxia como de sus brazos han sido resaltados, así como algunas pequeñas galaxias que ahora se pueden notar un poco más. Deseo aceptar estos cambios, por lo que seleccionamos “Keep” para aceptarlos y salir del módulo. Antes de proceder a reducir el ruido en la imagen, entremos rápidamente al módulo de Contrast, en cual oscureceremos un poquito el fondo para que resalten más los detalles. No queremos nuestro fondo completamente oscuro tampoco, por lo que bajamos la agresividad a 40% y escogemos “Yes” en la opción de “Compensate Gamma” para evitar que nuestras regiones de interés (las partes tenues de la galaxia) se oscurezcan:

Mejorando un poco la intensidad del fondo y los detalles en Contrast.
Mejorando un poco la intensidad del fondo y los detalles en Contrast.

Seleccionando “Keep” para aceptar estos resultados, ya estamos listos para reducir el ruido en la imagen. Sin embargo, antes debemos quitar la máscara que tiene la imagen puesta. Para hacer esto, desde la pantalla principal, seleccionamos “Mask”. Dentro de esta sección, seleccionamos “Clear”, “Invert” y luego “Keep” en ese orden, y toda nuestra imagen queda nuevamente seleccionada.

Reducción de ruido en la imagen

Ahora que nuestra imagen está casi completamente procesada, deseamos remover todo el ruido que se ha generado a lo largo de nuestro proceso. Para esto, vayamos al botón de “Track” en la parte superior de la pantalla, y seleccionamos “Stop track, do final noise reduction”. De esta manera, StarTools procederá a trabajar en reducir el ruido en la imagen. En la siguiente pantalla, StarTools te pide que vayas alterando el valor del “Grain Size” hasta que no veas granos o zonas de ruido en la imagen. Para esta imagen, con su nivel de ruido de particular, un “Grain Size” de 5.0 pixeles es suficiente, por lo que escojo ese número y selecciono “Next”. Luego espero a que StarTools procese la imagen con estos parámetros. Cuando vuelve a mostrar la imagen, veo que la reducción de ruido realizada es muy buena, pero un poco excesiva. Para reducirla un poco voy bajando los valores en cada capa de procesamiento, disminuyendo el efecto según me voy moviendo de arriba hacia abajo. La primera capa controla el ruido de detalles pequeños (pocos pixeles), la segunda controla los detalles un poco más grandes, la tercera más aún, y así sucesivamente. No quiero que el detalle extraído anteriormente se pierda en la reducción de ruido, por lo que mis parámetros quedan así:

Parámetros de reducción de ruido e imagen antes del procesado.
Parámetros de reducción de ruido e imagen antes del procesado.
Imagen después de la reducción de ruido.
Imagen después de la reducción de ruido.

Como pueden ver, la reducción de ruido ha sido muy notable. Todavía se ven residuos de ruido, pero recuerden que estamos viendo la imagen a 400% de magnificación! A 100%, la presencia de ruido es casi imperceptible. Seleccionamos “Keep” para guardar los cambios y salir del módulo. Antes de terminar la imagen, hay un pasos extra que podemos hacer para dar los toques finales. Primero, vayamos a “Mask” para crear una nueva máscara, con la cual seleccionaremos solamente estrellas. Para esto, dentro de la sección de “Mask”, escogemos el botón de “Auto”, luego “Stars” y luego “Do”. Esto nos creará nuestra máscara preliminar, la cual examinaremos y modificaremos según sea necesario.

Máscara de estrellas creada por StarTools.
Máscara de estrellas creada por StarTools.

Como pueden ver, la máscara no es perfecta, porque me ha escogido muchas regiones de la galaxia que no son estrellas y algunas galaxias tenues del fondo. Por otro lado, no escogió la estrella grande localizada a la izquierda de la imagen (HD 117815). Por lo tanto, cambiando el “brush mode” a uno que me convenga (aquí les dejo la mejor opción a ustedes, ya que hay muchas maneras de hacerlo, la mía preferida es usar “Lasso” y escoger lo que quiero remover de la máscara, luego uso “Similar Color” o “Similar Brightness” y con un solo click se remueve toda la región seleccionada) remuevo y/o añado partes de la imagen que quiero catalogar como estrellas. Para asegurarme de capturarlas por completo, selecciono el botón de “Grow” una vez para hacer crecer la máscara ligeramente.

Máscara de estrellas modificada.
Máscara de estrellas modificada.

Aceptando los cambios con “Keep”, vuelvo a la página principal para luego entrar al módulo de “Magic”. Dentro de éste, y dejando los parámetros tal como están, StarTools reduce levemente el tamaño de las estrellas (que no estaban tan grandes para empezar, pero lo hice en parte para mostrar el uso del módulo).

Las estrellas antes de usar "Magic"
Las estrellas antes de usar “Magic”
Las estrellas después de usar "Magic".
Las estrellas después de usar “Magic”.

Como pueden ver, el tamaño de las estrellas ha sido reducido levemente y, aunque como mencioné anteriormente, no estorban en esta imagen, puede ser útil en cielos llenos de estrellas, como por ejemplo, en el plano de la Vía Láctea. Seleccionamos “Keep” para aceptar los cambios y salir del módulo de “Magic”. Por último, entremos un momento a “Mask” nuevamente, y seleccionemos “Invert” para invertir la máscara. Ahora estará seleccionado todo menos lo que consideramos anteriormente estrellas. Luego de aceptar los cambios con “Keep” y salir, entremos al módulo de “Life” para un último retoque. Dentro de “Life”, subamos un poco el “Glow Threshold” de 12% a 20%, y bajemos el “Strength” de 100% a 30%. Esto aplicará el proceso de manera más uniforme a la imagen (recuerden que deseleccionamos las estrellas anteriormente, justamente para evitar resaltarlas). Como notarán, la galaxia ha quedado nuevamente realzada:

La imagen antes de aplicar "Magic".
La imagen antes de aplicar “Magic”.
La imagen después de aplicar "Magic".
La imagen después de aplicar “Magic”.

Ahora sí aceptamos los cambios con “Keep” y salimos del módulo de “Magic”. Ahora tenemos nuestra imagen final de Messier 51:

Imagen de luminancia de Messier 51 procesada completamente en StarTools. (Crédito: Gustavo Sánchez/Captando el Cosmos)
Imagen de luminancia de Messier 51 procesada completamente en StarTools. (Crédito: Gustavo Sánchez/Captando el Cosmos)

Como mencioné, les exhorto a que experimenten con sus propios valores para los parámetros aquí mencionados. No son definitivos, y hasta es probable que hayan mejores maneras de utilizar StarTools. No obstante, espero que este tutorial les haya servido de algo, y si les gustó, por favor compártalo a sus amigos para dar a conocer el esfuerzo realizado en crearlo.

Mejor aún, quieres agradecerlo mejor, puedes dejarme una pequeña recompensa por el esfuerzo! Puedes donar lo que tu quieras, no hay mínimo ni máximo. Sólo aporta, si te place, el valor que le quieras poner a este tutorial:

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2 respuesta a “Procesando con StarTools: Messier 51 en Luminancia”

  1. Buen tutorial amigo, espero coloques algo a color para seguirlo, y una duda que tengo: porque no tienes activadas las casillas del menú : Synth, Heal, Magic y Repair? pues te pregunto porque a mi tampoco se me activan, y tengo licencia, no he podido usarlas en los tutoriales que he practicado, sabrás porque lo tenemos apagado? gracias..

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