एमगू सीवी के साथ तारों वाले आकाश की शूटिंग

शुभ दिन, हैब्र।

यह सिर्फ इतना हुआ कि मैं काफी समय से फोटोग्राफी और खगोल विज्ञान में रुचि रखता हूं। मुझे तारों भरे आकाश की शूटिंग करना पसंद है। चूंकि रात में बहुत कम रोशनी होती है, वास्तव में कुछ सुंदर पाने के लिए, व्यक्ति को लंबे समय तक एक्सपोज़र करना पड़ता है। लेकिन यहाँ एक और समस्या सामने आती है - इस तथ्य के कारण कि पृथ्वी घूमती है, आकाश में तारे चलते हैं। तदनुसार, अपेक्षाकृत लंबे एक्सपोज़र के साथ, तारे बिंदुओं को बंद कर देते हैं, और चाप को आकर्षित करना शुरू करते हैं। इस आंदोलन के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए जब गहरे आकाश की वस्तुओं की तस्वीरें खींचना / अवलोकन करना, वहाँ उपकरण - माउंट हैं । दुर्भाग्य से, इस समय माउंट खरीदने का कोई रास्ता नहीं है, इसलिए मैंने खुद से एक सवाल पूछने का फैसला किया - क्या समान रूप से एक समान प्रभाव लागू करना संभव है और इससे क्या होगा?

कट के तहत बहुत सारी तस्वीरें। पोस्ट की सभी तस्वीरें मेरी हैं, (लगभग सभी) क्लिक करने योग्य और फ्री-टू-डाउनलोड हैं।

परिचय

शूटिंग सितारों के साथ समस्या यह है: वे चलते हैं। पहली नज़र में ऐसा लग सकता है कि यह आंदोलन पूरी तरह से अगोचर है, लेकिन अपेक्षाकृत कम शटर गति (20 ”+) पर भी तारे अब अंक नहीं बनते हैं - छोटे चाप दिखाई पड़ने लगते हैं, जिन्हें वे आकाश से खींचते हैं।


एक्सपोजर ~ 15 "


एक्सपोजर ~ 20 '

सिद्धांत

पृथ्वी अपनी धुरी पर घूमती है। अपेक्षाकृत दूर के तारे, यह अवधि 86164.090530833 सेकंड है ।
तदनुसार, शटर गति को जानने से आप गणना कर सकते हैं कि केंद्र के सापेक्ष कितने डिग्री फ्रेम में सभी तारों को घुमाया गया है। विचार यह है कि यदि आप इस मूल्य के विपरीत दिशा में पूरे फ्रेम को घुमाकर इस घुमाव की भरपाई करते हैं, तो सभी तारों को जगह में रहना चाहिए।

एक ऐसा केंद्र खोजने की समस्या जिसके चारों ओर सब कुछ घूमता है, कोई समस्या नहीं है। यह एक ध्रुवीय तारा खोजने के लिए पर्याप्त है - पृथ्वी के रोटेशन की धुरी इसके बहुत करीब से गुजरती है।


आकाशीय ध्रुव - एक ही धुरी।

कार्यान्वयन

इस विचार को लागू करने के लिए, मैंने .NET के लिए Emgu CV - आवरण पुस्तकालय OpenCV का उपयोग करने का निर्णय लिया।

मैं पूरे कार्यक्रम को चित्रित नहीं करूंगा - मैं केवल मूल तरीकों के बारे में बात करूंगा।

यदि फ़ोटो एक-दूसरे को ओवरलैप करते हैं, तो फ़ोटोशॉप में मैं आमतौर पर ब्लेंडिंग मोड: लाइटन का उपयोग करता था। इसका सार दो छवियों में से एक है, यह एक है, उच्चतम चमक के साथ पिक्सेल का चयन करना। यही है, अगर दो स्रोत छवियों में दो पिक्सेल हैं, तो जो पिक्सेल उज्जवल है वह परिणामी छवि में होगा।

एमुग सीवी में, यह विधि पहले से ही लागू है।

public Image<TColor, TDepth> Max( Image<TColor, TDepth> img2 ) 

मोड 1: रोटेशन के बिना छवियाँ जोड़ना

यहाँ कुछ भी जटिल नहीं है - बस बारी-बारी से सूची के सभी फ़ोटो को एक के ऊपर एक करके ओवरले करें।

 List<string> fileNames = (List<string>)filesList; // input Image<Bgr, Byte> image = new Image<Bgr, Byte>(fileNames.First()); // resulting foreach (string filename in fileNames) { Image<Bgr, Byte> nextImage = new Image<Bgr, byte>(filename); image = image.Max(nextImage); nextImage.Dispose(); pictureProcessed(this, new PictureProcessedEventArgs(image)); // updating image in imagebox } 

इस मोड की आवश्यकता क्यों है? फिर, तस्वीरों को जोड़ने के बाद, सितारों के आंदोलन से परिणाम निकलता है। आप बहुत आसानी से रोटेशन (ध्रुवीय तारा) का केंद्र पा सकते हैं। और कभी-कभी निशान के साथ काफी दिलचस्प तस्वीरें प्राप्त की जाती हैं।

मोड 2: रोटेशन मुआवजे के साथ छवियों का मुआवजा

इस मोड में, सब कुछ थोड़ा और अधिक जटिल हो जाता है। प्रारंभ में, हमें शूटिंग के दौरान स्टार के विस्थापन के कोण की गणना करने की आवश्यकता है। यह केवल धीरज के आधार पर गणना करने का एक विचार था, लेकिन मुझे एहसास हुआ कि यह सबसे सटीक नहीं हो सकता है। इसलिए, हम EXIF फोटो डेटा से शूटिंग के समय को खींच लेंगे।

 Bitmap referencePic = new Bitmap(fileNames.First()); //loading first image byte[] timeTakenRaw = referencePic.GetPropertyItem(36867).Value; // EXIF DateTime taken string timeTaken = System.Text.Encoding.ASCII.GetString(timeTakenRaw, 0, timeTakenRaw.Length - 1); // array to string without last char (newline) DateTime referenceTime = DateTime.ParseExact(timeTaken, "yyyy:MM:d H:m:s", System.Globalization.CultureInfo.InvariantCulture); 

अब क्रम में।
हमें शूटिंग की शुरुआत का क्षण निर्धारित करने की आवश्यकता है ताकि उसमें से शेष फ़्रेमों की गिनती शुरू हो सके।
फ़ोटो अपलोड करें और PropertyItem ID प्राप्त करें: 36867 - फ़्रेम प्राप्त होने की तारीख और समय।
वर्णों के सरणी को स्ट्रिंग में बदलें (अंतिम वर्ण \ n है, इसलिए हम इसे बाहर करते हैं)।
उस समय मिला जब शूटिंग शुरू हुई थी।

प्रत्येक बाद की फोटो के लिए, हम समान पाएंगे और रोटेशन के कोण की गणना के लिए समय के अंतर का उपयोग करेंगे।
सब कुछ सरल माना जाता है, यह जानते हुए कि पृथ्वी की संपूर्ण क्रांति में कितने सेकंड लगते हैं ।

 double secondsShift = (dateTimeTaken - referenceTime).TotalSeconds; double rotationAngle = secondsShift / stellarDay * 360; 

हम प्रतिरूप परिवर्तन द्वारा छवियों को घुमाएंगे, लेकिन इसके लिए हमें रोटेशन मैट्रिक्स की गणना करने की आवश्यकता है।
सौभाग्य से, Emgu CV में यह सब हमारे लिए किया जाता है।

 RotationMatrix2D<double> rotationMatrix = new RotationMatrix2D<double>(rotationCenter, -rotationAngle, 1); //change rotationAngle sign for CW/CCW 

मैट्रिक्स होने पर, आप वर्तमान फ़ोटो के लिए affine परिवर्तन लागू कर सकते हैं, और फिर उन्हें पहले मोड में जोड़ सकते हैं।

 using (Image<Bgr, Byte> imageToRotate = new Image<Bgr, Byte>(currentPic)) { referenceImage = referenceImage.Max(imageToRotate.WarpAffine<double>(rotationMatrix, Emgu.CV.CvEnum.INTER.CV_INTER_CUBIC, Emgu.CV.CvEnum.WARP.CV_WARP_FILL_OUTLIERS, background)); } 

बस इतना ही। प्रत्येक फोटो के लिए, हम इन दो विधियों को करते हैं, और देखते हैं कि क्या हुआ।

परीक्षण

स्रोत छवियाँ:

27 टुकड़े

टेस्ट 1: स्टैक

सभी फ़ोटो को एक में ओवरले करने के परिणाम।

टेस्ट 2: घुमाएँ और ढेर

हमने रोटेशन के केंद्र का उल्लेख किया, और आगे।


दूसरे परीक्षण में, बल्कि एक अजीब प्रभाव प्राप्त किया गया था।
1. पृथ्वी पर धब्बा है - यह सामान्य है। सितारे तय होने चाहिए।
2. केंद्र में तारे अपने स्थानों पर बने रहे, अर्थात, हर चीज को उसी तरह काम करना चाहिए जैसा कि उसे करना चाहिए।
3. सितारे किनारों के चारों ओर "तैरते" हैं

ऐसा क्यों हुआ? मुझे कोई पता नहीं है! मुझे लगता है कि लेंस विरूपण के कारण, सितारों का प्रक्षेपवक्र एक सर्कल बन गया - यह एक दीर्घवृत्त बन गया।


एक्सपोजर ~ 43 '

इस तस्वीर में आप स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि प्रक्षेपवक्र आदर्श सर्कल से अलग है - और यह सब गणना की गई थी।

उपकरण

सब कुछ Canon 7F पर Canon EF-S 10-22mm के साथ फिल्माया गया था। इस लेंस में सबसे अच्छा ऑप्टिकल पैरामीटर नहीं हैं - अर्थात्, विरूपण। इसलिए, यह वह है जो मैं इस तथ्य के लिए दोषी हूं कि सब कुछ इतनी आसानी से नहीं निकला। अगली बार मैं विकृति को ठीक करने और फिर से परीक्षण करने की कोशिश करूंगा।

साफ आसमान!

गितुब भंडार