【天文后期处理】Pixinsight 1.8 详解官方标准化后期处理流程
本帖最后由 whyaaaning 于 2019-6-9 21:48 编辑Pixinsight作为全球第一的天文后期处理软件，功能完备，算法强大，效果出众，堪比天文界的Adobe。也正是因为它太强大了，以至于功能复杂到初次打开竟然都不知道该怎么用，这也是相当尴尬的事情。
一般来说，通过几个月的摸索，慢慢能发现一些好用的工具和功能，然后能大致理顺处理流程。不过，万事开头难，刚开始学PI，先学习学着照猫画虎，能够上手出片，这后面的路就好走多了。
我开始使用PI的时候，没有那么多教程，也没有见过别人处理视频。上PI的官网我发现了一个M81和M82处理样例(英文名Deconvolution and Noise Reduction Example with M81 and M82），看似是讲反卷积和降噪而已，其实它非常的有价值，如果能仔细的研究一下其中的每一步，就可以悟出一套标准的处理流程。
现在，我就把这个处理样例用中文进行说明，并加上我自己的一些理解。首先说一下PI后期的几大步骤：1. 反卷积（包含准备工作）提升细节2. 降噪3. 非线性拉伸
4. HDR（非必须）
也就是说，PI后期处理，注重提升细节（反卷积），注重降噪，注重图像表现力（非线性拉伸和HDR）。这三点，在其他软件里，要么做的不好，要么根本就没考虑。而PI给出了完美的解决方案。
了解了以上4个基本步骤，我们就进入PI处理的第一大步骤：
1. 反卷积Deconvolution假定通过仪器的光学路径是光学理想的，与点扩散函数（PSF）卷积在一起，描述光路理论点源通过仪器的表现。通常，这样的点源对最终图像贡献了小范围的模糊性。 如果可以确定这个函数，那么计算它的反函数或互补函数，并将获取的图像与其进行卷积。 结果就可以获得原始的，未失真的图像。
听起来很复杂，意思就是说天体发出的光通过大气和望远镜之后发生了小范围模糊，而通过计算PSF和反卷积函数，就可以最大程度的还原图像细节。
反卷积在别的软件可能就一下搞完了，然后效果渣的惨不忍睹。PI则很讲究，先要做一堆预备工作。
1.1 获得点扩散函数（PSF）样本
使用DynamicPSF工具对星点进行采样。
现在目标附近选择清晰锐利的小星点，选择大约50个左右即可。
然后点击右下角这个照相机按钮，生成一个SPF星点参考样本。
1.2 建立反卷积用的全图星点蒙版
反卷积是一种细节加强算法，如果不保护星点的话，星点会失真的很厉害。
星点蒙版分两次进行：
第一次，用MultiscaleLinearTransform工具，将第一层和R层给叉掉。然后点击左下角小三角图标-执行并生成新的图形。
得到这个初步的星点蒙版，但这个蒙版还不完美，里面还残留了星系核心的部分。
我们对这个星点蒙版，使用StarMask工具，选择合适的参数，做一次处理，得到StarMask1图像。
参数放大后是这样的：
生成Starmask1文件，这个文件只是中间文件。接下来，还需要再用StarMask功能，给刚才生成的Starmask1再进行一次处理，生成真正可用的Starmask2文件。
这次的参数选择如下：
这个Starmask2，就完全将星系的部分去除了，只留下比较明亮的恒星。这个图像还不能直接当蒙版，还需要做两个步骤，非线性拉伸和柔化之后才能用。
非线性拉伸，使用HistogramTransformation工具：
参数拉伸强度如下面图中第二幅的曲线所示：
最后，用Convolution工具对星点蒙版进行柔化处理，这样做是为了让后面反卷积的时候星点更自然。
参数选择如下：
1.3 反卷积主流程
反卷积对话框里面需要做三件事情：1. 选择PSF星点样品模板2. 选择反卷积的星点蒙版，就是刚才处理了半天的Starmask2。3. 选择合适的反卷积轮数（一般是10-20轮）以及反卷积的降噪选项。下图中凡是亮着的都需要设置。
下面我们来看一下反卷积Deconvolution对话框里具体的参数设置：
星点样品（PSF）部分
1. External PSF，选择刚才做好的PSF样品。算法（Algorithm）部分
1. 算法Algorithm:选Regularized Richardson-Lucy2. 次数Iterations:选择20轮（如果长焦RC照片一般过采样可以选40次或者更多，APO和牛反一般欠采样可以选10-20次）3. 目标Target:选Luminance(CIE Y)，只对明度做处理。去光环（Deringing）部分1. Global dark: 0.005是对于这幅图合适的，自己拍的图需要自己去试验，我用ES127APO拍的用0.05比较合适。2. Global bright:0，这个没啥好说的3. 勾选Local deringing4. Local support选择刚才处理了半天的starmask2文件。5. Local amount选0.5先试试。wavelet 处理（wavelet Regularization）部分1. Noise model: Guassian2. wavelet layers: 选3， B3 Spline(5)。都是照猫画虎。3. Noise Threshold和Noise Reduction按照下图的参数设置，基本不会错。
点左下角的执行按钮，等待执行成功，就可以看到效果。
图1：反卷积之前
图2：反卷积之后，明显看到比上图的细节清晰了，星点也更小更锐。
下面是错误的一些示范：图1：没有设置Deringing，会导致星点出现环，失真。
图2：设置了Deringring，但没有做Local Deringing文件（就是前面处理了半天的Starmask2文件），也会有残留的光环。
图3：没有做wavelet 锐化和降噪选项，导致背景噪点爆棚。也是错误的。
2.图像降噪反卷积完成后，图像的噪点依然没有解决，甚至还更严重了一些。所以需要通过降噪工具先将背景噪声磨平。
2.1 图像降噪基本设置搞定了蒙版，就可以开始降噪了。同样有一些参数是可以照猫画虎的。打开MultiscaleLinearTransform工具。
下面的参数：1. 最上面的Algorithm：选Multiscale linear transform2. Layers：选Dyadic模式，Layers数量5层。3. 表中的每一层Layer，Parameters都按照这个图里的设置好。4. Detail Layer 1/5, 这里设置05. Noise Reduction，按照下图设置。6. Linear Mask，在下一幅图里面详解怎么用这个Mask.
2.2 Linar Mask图像蒙版这次图像蒙版的意义是，保护图像明亮的细节部分和星点，确保他们不会因为降噪而模糊掉。
1. 勾选Preview mask，可以实时预览蒙版的情况。Linear Mask要想看到预览，需要点击对话框左下角的“O”按钮，实现预览。2. Amplification:这个需要预览蒙版去选择，有时候是10，有时候是2，甚至图像非常暗的时候选1。具体选多少，看上面那个图上黑白星系蒙版的效果就能明白。尽量让星系全部都蒙上，只对背景做降噪。3. Smoothness，选1.004. 勾选Inverted mask。反转亮度，因为蒙版是反的，就是黑的部分其实是被保护的，亮的部分是透明的作用区域。
下面看一下降噪对比效果。
图1：降噪前
图2：降噪后
图3：M81降噪前的局部放大
图4：M81降噪后的局部放大
能看到，降噪前后对比明显，降噪后的星点和星系细节都保留了，背景噪音全部被磨平。所以说PI强大，保留细节的同时磨平噪点。
3.非线性拉伸将黑乎乎的原片，色阶拉伸到人眼可以舒适欣赏的状态。很多人可能会奇怪，刚才那些图不是挺明亮的吗，还需要拉伸？哈哈，你们都被PI强大的预览功能骗了，其实刚才所有的图像都是做了预览拉伸的，也就是预览拉伸后的效果，但是其实没有实际做过这件事情，这时候关闭拉伸预览，就只留下黑乎乎的图了。
我们要做的也很简单，再次打开HistogramTransformation功能。1. 点左下角“O”预览按钮2. 控制第二个黑色背景的色阶图上去拉动左侧和中间的两个指针。3. 观察第一个黑色背景的色阶亮度显示直方图。记住一个基本要领，就是直方图左侧不要被切，直方图最高点大概是正好位于图表宽度的1/4左侧位置。4. 点左下角方块按钮执行拉伸。5. 第一次拉伸可能很难到位。不用怕，可以继续在第一次拉伸的基础上再做一次拉伸，微调一下。
4. HDR高动态反差下面这幅图就是做完HDR后的效果，可以对比上一幅图看到星系特别亮的部分被压低了亮度，让更多的细节凸显出来。HDR说白了就是让图片更适合人眼的观赏。毕竟人眼对于很亮的物体，很难分辨它的细节，所以压低亮度，看起来就更舒服。（PS：原图亮归亮，但不能过曝，才能做HDR压出细节）
HDR之前，还需要做两个蒙版，但是复杂度有点高怕大家一时接受不了。我们就略过好了。直接介绍HDR的基本参数：1. Number of layers: 选5，中规中矩；选6，亮度压得比较轻；选4，亮度会压得很厉害。2. Number of iterations:13. Overdrive:04. Scaling fuction: B3 Spline(5)5. 勾选Lightness mask6. 点左下角方块按钮执行。
下面是两组HDR之前和HDR之后的局部效果对比。
好了，到这里，完整的处理流程就学完了。这就是PI最基本的一系列处理步骤，别小看这个教程，如果你学会了它，已经几乎可以超越所有没用PI的同学们的照片了（如果把他们原图拿过来按照这个流程走一轮）。对，就是这么犀利。
当然PI里面的功能还远不止这些，像降噪，就还有好几种工具。而蒙版其实是PI所有处理的精华，也有许多种蒙版制作方法。还有图像预处理的成套解决方案，帮你搞定暗平偏校准和叠加。还有通道合成的公式。太多太多有用的后期功能，以后等我总结好了，我再继续给大家介绍吧。今天就到这里吧。如果您喜欢本文，记得关注我的微博哟！
受益匪浅，简单实用。。。感谢大佬分享，期待HDR蒙版制作的分享 好详细的教程！就差攒钱买PI了！ 另外请问星云处理，星点蒙版里starmask参数设置是否和星系的不同 先收藏，就是没下决心买这么贵个软件 好帖必火，火前留名。感谢精品教程啊 讲真，我按照PI官方教程做反卷积就从来没有成功过。 lv9-SPACE 发表于 2019-6-9 23:04
讲真，我按照PI官方教程做反卷积就从来没有成功过。
非常認同 XD
好贴好贴，感谢分享。 就是软件太贵{:5_302:} 想问下，这个软件买了后，可以支持几个机子用，非常感谢 学习了 lv9-SPACE 发表于 2019-6-9 23:04
讲真，我按照PI官方教程做反卷积就从来没有成功过。
您可能需要在Deringing那个选项里，把Global Dark设置调整一下，试试0.05或者其他值。否则可能造成全图失真。
noodle9394 发表于 2019-6-9 23:09
非常認同 XD
不会吧，我自己用70SA+ASI183PRO拍的片子，都成功的按照这个流程跑完了{:5_288:}
江涛 发表于 2019-6-9 22:14
另外请问星云处理，星点蒙版里starmask参数设置是否和星系的不同
我处理过猎户座大星云，也是这样操作的。可以当成一个基础万能教程。如果继续深入学习，在不同的目标下，会有更多不同的处理技巧。
肯尼亚城管 发表于 2019-6-9 23:58
想问下，这个软件买了后，可以支持几个机子用，非常感谢
非官方消息称5台电脑可以，官方并没有任何的限制说明。换句话说，最终算不算违规还是PI团队自己判断。只要不是N多人同时在线使用，估计不会引起官方注意。
啥都看不懂太深奥了 下次面授吧 {:5_290:}大佬，请问这个PI 和SGP 的正版有没有可以分享（团分）的？？！{:5_294:}{:5_294:} 必须感谢分享 王子大神!膜拜!感谢分享，好极了
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