En astrophotographie, un cliché est souvent d’autant plus réussi que le temps de pose et le nombre de poses individuelles sont élevés. Tout ceci pour aller chercher le meilleur « Rapport Signal / Bruit » (ou RSB). Si un astrophotographe amateur peut empiler plusieurs heures de poses, plusieurs astrophotographes doivent pouvoir en empiler… beaucoup plus !

L’idée originale vient du projet organisé par Yuriy Toropin sur M51, dont un traitement est visible ici : http://www.bcsatellite.net/bao/m51.html / https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,74202.400.html

L’idée d’empiler des images provenant de différentes sources peut poser beaucoup de problèmes, parmi lesquels :

  • La taille (ou l’échantillonnage) ainsi que l’orientation qui change d’un setup à l’autre
  • La quantité de signal qui varie en fonction de chaque couple instrument/imageur.
  • Les informations de calibrage (dark/offset) qui changent en fonction de l’imageur.
  • Les effets optiques différents d’un instrument à l’autre : vignettage (et flat field), chromatisme, aigrettes de diffraction.
  • Pour la couleur : l’étalonnage des canaux RVB afin d’obtenir une image « équilibrée ».

Comment procéder ?

Pour parvenir a combiner des images brutes prises par plusieurs astro-photographes, il faudra déterminer un objet commun à photographier, accessible pour plusieurs astronomes amateurs avec du matériel photo différent. Puis définir quelques « règles » de prise de vue pour assembler du contenu similaire pour un même objet (orientation, champ, etc…). Et enfin assembler toutes les images avec un logiciel de pré-processing, pour produire une image avec un RSB élevé

Mise en oeuvre

J’avais tenté d’initier quelque chose sur la communauté francophone Webastro (les dissussions sur le sujet se font sur le forum). Mais la mayonnaise n’avait pas pris. Afin de valider le principe, un test avait été effectué en combinant deux séries d’images fort différentes, l’une prise avec une Lunette de 80mm (Orion 80ED) et l’autre avec un SCT de 280 mm (C11). Chacun avec une camera CCD différente. Le test porte sur M27, la nébuleuse de l’haltère, sur la couche Halpha. Voici les brutes de départ :

Les poses sont les suivantes :

  • Coté 80 ED : 6 brutes de 10 minutes
  • Coté C11 : 3 poses de 5 minutes

Merci à Goto24 pour le prêt de ses brutes !

Protocole de pré-traitement

Tout d’abord, il faut éviter d’utiliser les processus de prétraitements automatisés des logiciels (type WBPP de PIxinsight), ne serait-ce que pour le calibrage qui varie d’une caméra à l’autre. On va procéder comme suit :

  • Calibrage réalisé indépendamment pour chaque série d’image (dark/offset/flat)
  • Agrandissement manuel des images plus petites (avec un facteur entier pour ne pas trop resampler) de façon à avoir un échantillonnage proche pour toutes les brutes – afin d’aider le logiciel d’alignement.
  • Alignement, en prenant en référence une image de la série avec la plus haute résolution.
  • Ajustage du signal de chaque série. Les histogrammes doivent etre similaires sur une image non « stretchée » et avec la même dynamique (16bit). Pour cela, dans le logiciel de pré-traitement, on peut :
    • Mettre les images à la même moyenne
    • Appliquer un coeff multiplicateur sur les histogrammes (cela correspond à un « stretch » linéaire). On peut utiliser les fonctions dédiées comme le « linear fit » de Pixinsight
    • Aligner le fond de ciel – cela correspond à un « offset ».
  • Intégration, avec un bon algo de réjection pour prendre en compte les bruits et artéfacts divergents entre série d’images

Voici un test d’intégration pour chaque série, ainsi qu’une intégration combinée. Le test montre que l’image résultante est bien une combinaison des deux séries, avec des avantages et des inconvénients :
   – résolution intermédiaire entre les deux setups (on perd en résolution par rapport à la série dont l’échantillonnage est plus fin)
   – rapport signal/bruit amélioré par rapport à une seule série.

Cliquez pour agrandir

Résultats

L’essai le plus probant a été fait sur M81. Ici nous avons 3 séries :

  • Deux séries quasi identiques, avec un CFF 300 @ F/D 5,4, et un capteur KAI4000
  • Une série avec un Newton 250/1200 et un capteur KAF8300

Le temps de pose total est de 6 heures en luminance, plus 1h30 en couleur sur une seule nuit, ce qui est plutôt bien pour du nomade ! Le compositage est visible >>ici<<

Le cas le plus « simple » de compositage est bien connu et consiste a assembler les couches couleurs en résolution moindre par rapport à la couche luminance. Cela permet alors de « binner » les couleurs, ce qui était intéressant à l’époque du CCD mais l’est moins avec les CMOS. Par contre on peut désormais utiliser une seconde optique moins résolu pour les couleur (typiquement une lunette collée a coté d’un astrographe) afin de capturer la palette LRGB en une seule session.

Nous avons quelques exemples avec M109, NGC772, M63, M101, ou encore M1

Enfin, comme nous disposons de deux configurations jumelles avec les 2 RC, nous pouvons aisément assembler nos brutes, comme pour M33 ou nous avons rapidement cumulé 35 heures de pose pour une belle palette LRGBHa