Compensation de la rotation de champ sur un film de Saturne (télescope en mode altazimutal)


Vous avez un film d'une planète réalisé avec un télescope monté en Altaz (Meade LX90, LX200,RCX400, Celestron Nexstar,...) ? Que vous le vouliez ou non, une rotation de champ apparait sur le film. Si vous ne la corrigez pas, vous acceptez de baisser la résolution de votre image finale, donc de ne pas tirer le meilleur parti de votre film de départ. Vos efforts dans le froid de la nuit méritent pourtant d'être récompensés!


Mise en évidence de la rotation de champ sur un film de plusieurs minutes. Document d'Elie Rousset.


Les utilisateurs de télescopes montés en mode Altazimutal sont confrontés à un problème récurrent en imagerie. En effet, durant l'acquisition d'un film (au format .avi) d'une planète étalé sur plusieurs minutes, le champ photographique tourne sur lui-même. La première image brute extraite du film ne sera donc pas orientée de la même façon que les autres et l'effet sera d'autant plus visible que les images seront éloignées dans le temps les unes par rapport aux autres. La solution consiste à acheter une table équatoriale (plus de 700 euros pour le modèle stable!) ou alors d'appliquer une rotation informatique sur chaque image du film. C'est cette dernière solution que nous allons développer.

Exemples de résultats AVANT/APRES

 

Note importante:

Vous allez maintenant voir l'intérêt de ne pas avoir déjà trié les images avant (si vous avez réalisé des images flat, les séquences rflat_offset_final, gflat_offset_final, bflat_offset_final ne sont pas triées en fonction de la qualité des images, elles ont juste été dépoussiérées). Si ont triait les images avant de compenser la rotation de champ, il serait impossible d'appliquer la rotation adéquate à chaque image du film.

Il n'y a pas d'autres alternatives, car si on avait d'abord effectué la rotation de champ avant le flat réel, ce dernier n'aurait pas pu être employé car les crasses se seraient déplacées en rotation sur chaque image (alors que le capteur restait fixe au moment de l'acquisition du film! Les poussières doivent se retrouver aux mêmes endroits le long du film) , empêchant toute correction flat-field..



1) Données techniques

  Cette page a été rédigée pour un autre film que celui présenté en page d'accueil pour le traitement d'un film couleur. Sur cet exemple, le film comporte 1199 images au lieu de 3000 pour le film de la page d'accueil. La procédure restant inchangée, je n'ai pas modifié les paramètres techniques pour qu'ils s'adaptent au film présenté en introduction, ce qui représenterait une simple perte de temps.


Latitude du lieu d'observation
(en °)
Azimut de Saturne
(en °)
Hauteur de Saturne
(en °)
Taux d'images/s

Nombre total d'images

Coordonnée en X du centre de l'image Coordonnée en Y du centre de l'image
50.67 185.308 58.142 10 1199 ? ?


Cliquez ici pour savoir comment déterminer ces paramètres indispensables.



Détermination des 2 paramètres manquants


D'un point de vue pratique, il est important de considérer deux cas avant de compenser la rotation de champ.

En effet:

- Soit vous avez une bonne monture et la planète est restée bien centrée sur le capteur de votre webcam. Vous allez compenser la rotation de champ en utilisant le centre du capteur (X = 320, Y = 240 pour un capteur de 640*480 pixels) comme pivot de la dérotation.

- Soit vous avez eu des soucis et la planète s'est retrouvée sur les extrémités du capteur à un moment pendant la prise de vue. Cliquez ici pour déterminer le pivot de la dérotation et d'autres étapes importantes.





A partir de ce moment, vous pouvez choisir de consulter les calculs théoriques afin de comprendre comment fonctionne le logiciel Altaz conjointement avec Iris, ou de passer directement à la pratique avec ce premier logiciel (voir plus bas dans la page).

Cliquez ici pour voir les calculs théoriques :

Théorie sur le fonctionnement d'Altaz






2) Utilisation du logiciel Altaz :


Altaz est un logiciel gratuit écrit en français par Yann Duchemin. Il permet de générer un fichier (rot.lst) qui sera utilisé par Iris pour compenser la rotation de champ.


Où le trouver
?

Dans Google, tapez "Altaz" "télécharger"... ou allez directement sur le site de Yann Duchemin :

http://yann.duchemin.free.fr/astro/down/down.htm


Comment l'utiliser ?

Dans le menu "démarrer"de Windows, allez dans "Exécuter"

Tapez "cmd". Une fenêtre s'ouvre.

Depuis l'endroit où vous avez téléchargé Altaz, sélectionnez altaz.exe et déplacez-le dans la fenêtre noire. Le nom du programme et son emplacement s'affiche dans celle-ci.

Tapez ensuite les paramètres tels qu'indiqués dans le fichier d'aide "alire.txt", du type "altaz.exe -lat 49.5 -a 145.21 -h 61.7 -i 5 -n 350 -x 128 -y 128 /P c:\wks"

 

Paramètres à indiquer à Altaz :


Source: fichier "ALIRE.txt" de Yann Duchemin

Votre LATITUDE est de 49,5ø
Imaginons Saturne ayant un AZIMUTH de 145,21ø et une HAUTEUR de 61,7ø
Votre film fait 350 images avec un taux de 5 images par seconde. Le centre de l'image recentrée est de 128, 128 pixels et votre répertoire de travail d'Iris est c:\wks

Alors tapez ceci :

altaz -lat 49.5 -a 145.21 -h 61.7 -i 5 -n 350 -x 128 -y 128 /P c:\wks

Vous obtenez un fichier rot.lst dans c:\wks\ directement utilisable par Iris.
Si un des paramètres -[lahinxy] est manquant ou invalide il vous sera demandé.

Si vous préférez avoir un aperçu des résultats sans créer de fichier (qui est systématiquement écrasé sans confirmation), essayez :

altaz -lat 49.5 -a 145.21 -h 61.7 -i 5 -n 350 -x 128 -y 128 /S

Et pour inverser le sens de rotation :

altaz -lat 49.5 -a 145.21 -h 61.7 -i 5 -n 350 -x 128 -y 128 /T




Application au film de Saturne


Données nécessaires :

Latitude du lieu d'observation (en °) Azimut de Saturne
(en °)
Hauteur de Saturne
(en °)
Taux d'images/s Nombre total d'images Coordonnée en X du centre de l'image Coordonnée en Y du centre de l'image Répertoire de travail d'Iris
50.67 185.308 58.142 10 1199 320 240 c:\filmiris



Commande à taper :

altaz -lat 50.67 -a 185.308 -h 58.142 -i 10 -n 1199 -x 320 -y 240 /P c:\filmiris


Appuyez sur la touche "Entrée" de votre clavier...




Et vous obtenez le fichier rot.lst qui est directement envoyé dans le répertoire de travail d'Iris! (c:\filmiris) ainsi que quelques informations:



Nota : Vous pouvez ouvrir ce fichier avec le "Bloc Notes" de Windows (ou l'équivalent sous Linux, Mac).  Démarrer > Tous les programmes > Accessoires > Bloc-notes


Fichier ROT.LST

320.000      240.000      0.000000
320.000      240.000      -0.000500
320.000      240.000      -0.000999
320.000      240.000      -0.001499
320.000      240.000      -0.001998
...
...

320.000      240.000      -0.596448
320.000      240.000      -0.596947
320.000      240.000      -0.597447
320.000      240.000      -0.597946
320.000      240.000      -0.598446


Conclusion:

Les valeurs trouvées sont parfaitement en accord avec les calculs théoriques effectués précédemment.  On peut donc faire confiance aux résultats fournis par le logiciel Altaz.

De plus, le logiciel confirme bien d'autres valeurs déjà trouvées par calcul dans la page théorique, à savoir l'angle horaire (correspond à "fr" dans la théorie), l'angle évalué pour les 120 secondes du film etc.

 

Remarques importantes :

Tant au niveau des calculs théoriques que des résultats envoyés par le logiciel Altaz, une erreur d'approximation subsiste.  En effet, les calculs tiennent compte de la position (hauteur et azimut) de Saturne pour l'image correspondant au milieu du film.  Or, la position apparente de Saturne dans le ciel n'est pas constante!  Sur plusieurs minutes, les coordonnées en azimut et hauteur de la planète ont légèrement changé (ce qui modifie de manière négligeable la vitesse angulaire de rotation de champ pour chaque image du film!). 
La solution serait de tenir compte de la position exacte de la planète pour chaque image de la séquence.  Néanmoins, pour un film de courte durée (comme c'est le cas ici), l'approximation suffit amplement.  Si vous avez réalisé un film de 10 minutes, vous obtiendrez toujours de meilleurs résultats avec le logiciel Altaz que si vous ne corrigiez pas la rotation de champ mais il subsistera une faible erreur d'approximation.

Une très bonne monture équatoriale parfaitement mise en station délivrera des images ne présentant pas de rotation de champ, d'où l'avantage de ces montures en terme de résolution d'image.  Par contre, un petit défaut de mise en station d'une telle monture se traduira quand même par une faible rotation de champ sur un film de plusieurs minutes, entraînant une perte de résolution de l'image finale.

Cette solution informatique est donc une bonne aide pour les utilisateurs d'instruments montés en mode altazimutal mais elle n'est malheureusement pas parfaite (la perfection n'existe pas sur Terre!)


3) Compensation de la rotation de champ :


Lancez:

> echo Rotation

Chargez la première image de la séquence verte :

> load gflat_offset_final1

Lancez:

> setspline 1


Et enfin, effectuez la compensation de la rotation de champ pour chaque image des 3 séquences (rouge, vert et bleu), avec la commande "file_rot" :

Syntaxe: file_rot [entrée] [sortie] [nombre]

Avec :



Lancez successivement :

> file_rot     gflat_offset_final     rotation_vert     1199

> file_rot     rflat_offset_final     rotation_rouge     1199

> file_rot     bflat_offset_final     rotation_bleu     1199


Une fois que les images ne présentent plus de rotation de champ, vous pouvez revenir à la page principale pour accomplir les autres étapes (normalisation du fond du ciel si ce n'est déjà fait, ...)

 

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