Freeware software voor planeetfotografie 2 – FIJI (update)

Fiji is fotobewerkingsprogramma die zijn oorsprong heeft in de wetenschap. De naam is een afkorting die staat voor “Fiji is just ImageJ”. Eigenlijk is het dus ImageJ met toevoeging van vele nuttige plugins. ImagjeJ en de vele plugins zijn ontwikkeld op universiteiten en wetenschappelijke instellingen in onder meer de biotechnologie. Alhoewel dit programma heel veel mogelijkheden biedt, beperk in me in dit artikel tot die functies die ik zelf veel gebruik voor nabewerking van maan en planeetopnamen, en dan gaat het bij Fiji vooral om verscherping- en ruisreductie algoritmen.

Correct verscherpen is essentieel

Nabewerking van maan en planeetopnamen is helaas geen eenvoudige aangelegenheid. Het vereist een zekere handigheid met software, kennis van (digitale) fotobewerking en het er gaat doorgaans veel tijd in zitten. Bekende planeetfotografen zoals Damian Peach zijn vaak dagen lang bezig met het bewerken van 1 enkele sessie opnamen van een planeet. Wie wil beginnen aan planeetfotografie zal zich dus moeten afvragen of ze dit wel willen want eigenlijk is het voornamelijk een hobby die wordt uitgevoerd achter een computerscherm. Ondanks dit gegeven loont het zeker de moeite om jezelf dit aan te leren en er de nodige tijd en moeite in te steken want met de juiste stappen in de nabewerking kan het eindresultaat aanzienlijk worden verbeterd, op voorwaarde natuurlijk dat de gemaakte video opnamen al van goede kwaliteit zijn.

Een mooi eindresultaat kan alleen worden bereikt als elk van deze stappen goed zijn uitgevoerd. In elke stap kan het mis gaan door bijvoorbeeld verkeerde keuzes en dat komt dan ook niet meer goed in opeenvolgende stappen. Dit geldt zeker ook voor het verscherpen van eenmaal in Autostakkert gestapelde opnamen.

In de onderstaande afbeelding zie je een voorbeeld van hoe het fout kan gaan met verscherpen. De afbeelding links is verscherpt met de sharpen functie in Autostakkert. Bij de opname rechts heb ik gebruik gemaakt van 4 iteraties sharpen in Fiji. Alhoewel de linker afbeelding meer contrast heeft is deze minder scherp dan de rechter afbeelding. Het contrast kan in een latere stap nog worden verbeterd maar verlies aan scherpte niet.

Waarom verscherpen in FIJI

Een effectief en veel gebruikt algoritme voor verscherpen van digitale foto’s is het onscherp masker (unsharp mask). Een andere is Wavelets zoals bijvoorbeeld in Registax. Het correct gebruiken van Wavelets kan echter lastig zijn en veel planeetfotografen krijgen bovendien net wat betere resultaten met het ook nog eens veel eenvoudigere unsharp mask algoritme. Veel fotobewerkingsprogramma’s hebben de functie unsharp mask, echter heb ik er heel wat geprobeerd en kom tot de conclusie dat de resultaten tussen deze programma’s onderling nogal verschillen vreemd genoeg. De Fiji unsharp mask functie bleek een mooi contrastrijk resultaat te geven en daarom heb ik me verdiept in het maximaal benutten ervan.

Unsharp Mask

Zoals gezegd is onscherp masker relatief eenvoudig en kent doorgaans 2 parameters: Radius (uitgedrukt in pixels) en hoeveelheid.

De uitdaging is nu om de juiste waarden te vinden voor deze 2 parameters. Dit hangt van veel factoren af en zal je zelf moeten proberen. Belangrijk is om de radius zo laag mogelijk te kiezen, en de hoeveelheid (amount) juist hoog. Bedenk daarbij dat de radius bepalend is voor de resolutie van het eindresultaat, hoe lager de radius hoe hoger de resolutie in theorie. De opname zelf bepaalt uiteindelijk de resolutie maar je kunt deze heel gauw zonder dat je het merkt onbedoeld verlagen doordat je toch een te hoge radius hebt gekozen.

De ideale waarde voor radius is dus een ondergrens waarde die wordt bepaald door de kwaliteit van de opname zelf. Je kunt deze als volgt bepalen:

1. Zet eerst de hoeveelheid op de maximale waarde (0.999 in Fiji).

2. Begin bijvoorbeeld bij een radius van 2. Dit zal waarschijnlijk een veel te zwaar een lelijk effect hebben, maar verlaag dan in kleine stapjes (bijv. in stappen van 0.2 pixel) totdat het er redelijk uit ziet. Let daarbij even nog niet op de ruis, die zal waarschijnlijk onacceptabel hoog zijn maar dat lossen we in een latere stap op. Zelf kom ik meestal uit op een radius van 0.8 maar zoals gezegd kan dat bij jou weer anders zijn (o.a afhankelijk van de gebruikte camera, brandpuntsafstand en telescoop).

3. Op een bepaald moment bereik je met het stapsgewijs verlagen een punt waarop de resultaat niet meer scherper wordt, er ontstaat enkel meer ruis. Ga dan terug naar deze waarde waarbij er nog minder ruis was maar dezelfde scherpte/resolutie.

4. Tenslotte verlaag je in hele kleine stappen van 0.01 de hoeveelheid (amount) uitgaande van het maximum van 0.999. De ruis wordt dan minder, maar ook het contrast. Dit contrast moet ook weer niet te laag worden zodat bepaalde subtiele details wegvallen. Verder is het belangrijk dat het er “realistisch” uit ziet, dus niet te zwaar verscherpen.

In meerdere iteraties verscherpen

Sommige opnamen lenen zich ervoor om meerdere keren achter elkaar het onscherp masker toe te passen. Er kan dan nog aanzienlijk meer scherpte worden verkregen. Mijn ervaring is dat dit doorgaans goed werkt bij opnamen van hoge kwaliteit met weinig ruis. Omdat de maan erg helder is kan de gain waarde laag worden gehouden (op zo’n 10%) waarbij een optimale histogram waarde wordt bereikt (70%). Gebruik dan voor de hoeveelheid een niet al te hoge waarde, bijvoorbeeld 0.7 bij een radius van 0.8. De radius waarde van 0.8 is voor mijn camera en setup optimaal gebleken, maar dit kan lager of iets hoger liggen, afhankelijk van de brandpuntsafstand en de grootte in micron van de camera pixels.

ROF denoise

Om de laatste ruis er helemaal uit te krijgen kun je ruis reductie toepassen. Onder het menu Process > Noise zit een zeer effectieve ruis reductie algoritme genaamd “ROF Denoise”. Dit algoritme is uitgevonden door een aantal wetenschappers genaamd Rudin, Osher en Fatemi. Hoe hoger de gekozen theta waarde hoe meer de ruis wordt onderdrukt. Het gevolg kan wel zijn dat er naast de ruis ook echte details weg gaan vallen, echter is dit algoritme om een of andere rede erg goed in het verwijderen van ruis en tegelijk behouden van de fijne details. Onderstaande afbeelding links is een Jupiter opname verscherpt met unsharp mask radius 1 en hoeveelheid 0.995. Er zit veel fijne ruis na het verscherpen. De rechter afbeelding is dezelfde opname na het toepassen van ROF Denoise met een theta waarde van 4000.

Macro’s

Om de bovengenoemde functies effectief te kunnen gebruiken zijn echter een aantal macro’s nodig, omdat het is lastig om de verscherpingsfuncties direct te gebruiken vanuit de menu opties.

Een van die nadelige eigenschappen is dat Fiji bij het openen van een foto automatisch de belichting en contrast optimaliseert. Dit is echter juist niet wat je wil als je gaat verscherpen omdat je dan snel overbelichte delen kan krijgen in het eindresultaat. Jammer genoeg kan deze automatische belichting optimalisatie niet uit worden gezet.

Ik heb deze macro’s zelf geschreven om de diverse beperkingen van Fiji op te lossen en het tevens makkelijk te maken om de verscherpingsfuncties te gebruiken. De macro’s kun je downloaden van deze link:

https://drive.google.com/open?id=1VTITVF9b_9kqZr1vdL2Du8sO-sFmWecz

De installatie van deze macro’s gaat als volgt:

  • navigeer naar menu Plugins -> Macros -> Install…
  • Selecteer de gedownloade file “StartupMacros.fiji.ijm”

Vanaf nu zijn de nieuwe functies beschikbaar:

fijiscreenshot

Als de opname te helder is dan kan het histogram wat worden verlaagd door “Normalize histogram” te selecteren. Gebruik voor kleurenopnamen de optie “Normalize Histogram (16 bit color)“.

Vervolgens kun je een maanopname gaan verscherpen met “Iterative sharpen @ 0.8” waarbij je makkelijk het aantal iteraties kunt opgeven. De default waarde is daarbij 5x als je niks invult.

Ben je bezig met een planeetopname dan raadt ik je aan om de functie “Advanced Unsharp mask” te gebruiken. Ik heb in die macro de ROF Denoise functie gecombineerd met Unsharp mask. Vul de parameters Radius, Amount en ROF Denoise in zoals eerder beschreven.

Bij sommige van deze macro functies wordt een nieuw venster geopend. Door dit nieuwe venster te sluiten kun je echter makkelijk een verkeerd uitgevoerde verscherping ongedaan maken en weer opnieuw beginnen op het onderliggende venster. Dit heb ik met opzet gedaan omdat de ‘Undo’ (ctrl+z) functie Fiji maar 1 bewerkingsstap ongedaan kan maken, terwijl sommige van deze macro functie meerdere bewerkingen achter elkaar doet.

Tenslotte

Ik heb hier nu dus uitgelegd hoe ik Fiji met name gebruik, als verscherpingstool. De opname kun je daarna het beste opslaan in PNG formaat om deze verder te bewerken met andere software, zoals Rawtherapee. Dit fotobewerkingsprogramma gebruik ik om de laatste “finishing touch” bewerkingen te doen. Het laatste artikel in deze reeks zal ik wijden aan Rawtherapee en Gimp, wat 2 hele mooie gratis te gebruiken programma’s zijn die samen praktisch dezelfde mogelijkheden bieden als het betaalde (en inmiddels nogal prijzig geworden) Adobe Photoshop.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s

Deze site gebruikt Akismet om spam te bestrijden. Ontdek hoe de data van je reactie verwerkt wordt.