2016-05-22

remove Newton Rings (use ImageJ FFT filter)

當使用H-alpha Etalon的前置太陽濾鏡時(需與鏡後的blocking 為一組),譬如SolarMaxII,來搭配自己的望遠鏡時常見的匹配問題除了光程是否太長以外(太長對不到焦),另外就是從事攝影時有可能會遇到出現牛頓環的干涉現象。移除牛頓環的一種方法是在相機前加上一個焦平面調整環(T2 Tilter),還有一種方式是在影像後製時處理。


原圖. 中央偏上方可見一條條重複的紋路即是牛頓環。


因為T2 tilter使用方式比較麻煩,且有時效果不佳,這時便可使用影像後製以移除牛頓環的方法。個人目前知道比較方便的就是使用快速傅立葉轉換(FFT, Fast Fourier Transform ) 濾鏡,因為我在mac處理比較方便,我在網路搜尋了相關資料,可是目前只找到一個Photoshop的plugin(但註冊上出現問題不能使用),或使用ImageJ 內建的process裡的FFT功能。

關於FFT的影像處理我才剛接觸所知甚少,所以僅是將所知的備忘下來,簡單來說,圖形的傅立葉轉換所得代表圖形中的灰度變化的劇烈程度,變化快的呈現高頻,變化緩和的為低頻,其呈現的即是將一個複雜的函數,拆成許多不同頻率的餘弦函數。可以參考UNM這篇介紹到一些圖形經過2D的FT轉換後呈現的頻率圖


圖1. 以ImageJ開啟要處理的圖檔並執行process下的FFT




圖2.所得到的FFT頻率圖。中央的亮點是此頻率座標圖的原點,也是代表左邊原圖中的灰度的平均值。FFT圖中靠近原點的地方為低頻,越遠離原點則是越高頻。


圖3.首先我們看原圖,通常牛頓環會呈現一圈圈的環狀,但在我這張圖中很接近平行線,所以我這裡僅當作垂直反覆出現的線條雜訊來處理。垂直重複的變化在右邊的FFT圖對應的是中央的垂直亮線(或不連續的點),垂直的cosine函數。
照理來說,因為純粹因干涉環的影響應該會照成圖片上呈現明暗明暗的變化,應該會在右側的原點上方及下方某距離呈現對稱的兩個亮點,但這裡的影響顯然更為複雜,所以灰度的變化並不明顯,以至於在FFT圖中看見的是上下朦朧的兩條白線。我這裡僅就以這兩條線來處理,處理的方式是直接把這兩條線塗黑,塗黑的方式可以直接用畫筆,或者以填滿的方式。



圖3-1.另一種塗黑的方式是以數學運算,將選擇區域乘以零。


圖4. 我這裡以方形區域選擇並填滿黑色的方式將兩條線塗黑。

圖5. 接著執行逆向轉換。



圖6.完成逆向轉換的圖(inverse FFT)與原圖比較。


完成。



(updated)
如果我僅把牛頓環較明顯的範圍圈選,進行FFT轉換,就會看見較明顯的兩個亮點如下圖。


現在我改採僅塗黑這較明顯的兩個亮點來做逆轉換。




PS.以上是以平面化沒有圖層的圖來處理。如果有圖層的話我尚未試成功過。

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