Artefact or not that is the question.

Méthode logicielle d'extraction d'images astronomiques masquées Hello !


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Les méthodes logicielles que nous utilisons, pour faire apparaître les images cachées, ne sont certainement pas les seules possibles. Mais elles ont le mérite d'être simples, rapides et ne nécessitent pas d'investissements exorbitants. Les logiciels sont diffusés dans toutes les grandes surfaces. Certains sont même livrés d'office lors de l'achat de certains scanners numériques. Notons que les procédures d'extractions ont beaucoup évoluées, entre les premières images, et celles qui sont traitées aujourd'hui. Voici les techniques de base utilisées. Elles donnent de bons résultats.
On décrit ici les procédures utilisées avec les logiciels ayant donné satisfaction. Cela ne retire rien aux qualités des autres.
Dans tous les cas, pour obtenir des images significatives, il faut impérativement ne traiter que des images en haute résolution; telles celles qui sont fournies par l'ESO à partir des télescopes du VLT.
Compte tenu de ce qui a été obtenu, au travers des images du VLT ou celles du NOAO, on peut espérer que les résultats obtenus seront vite confirmés.
Sur les images en basse résolution, on est toujours déçu, même si par ailleurs l'image est très belle et très significative. C'est hélas presque toujours le cas avec les images du HST.
Notons aussi, que pour certaines images, il peut y avoir intérêt à faire, avant traitement, un filtrage préalable : élimination du bruit, détramage, flou gaussien, etc…
Il n'y a pas de règles absolues. C'est à l'opérateur de "sentir" ce qu'il y a lieu de faire. Mais il ne faut jamais oublier qu'un filtrage, et surtout s'il est excessif, fait perdre de l'information. Mais aussi savoir, que dans une image, trop d'informations, nuit à l'information. Tout est affaire de mesure. Mais cela montre aussi que des traitements purement automatiques ne permettront jamais de déceler ce que l'œil humain peut voir "au vol" pendant les étapes du traitement. C'est une question d'attention. Il faut être à l'affût, comme un chasseur. Et être toujours prêt à adapter le traitement en fonction de ce qui aura été perçu fugitivement.
Un résultat, quel qu'il soit, peut et doit être soumis à la critique. D'abord celle de l'opérateur lui-même. Mais aussi celle des "experts". Le problème est de savoir qui est expert !
En tout cas les artefacts sont toujours possibles. Il est donc, autant que possible, nécessaire de faire un traitement équivalent sur une image semblable issue d'une autre source. Mais souvent les images sont uniques…Alors on fait avec !
On se rendra très vite compte, qu'une image saturée en lumière ne donne pas grand chose. C'est presque toujours le cas des photographies de galaxies, leurs noyaux sont surexposés. Toutes les informations sont donc écrasées. Il vaut donc infiniment mieux ne traiter que des images sous-exposées. Les nébuleuses donnent presque toujours des résultats intéressants. Les nébuleuses planétaires aussi. Les amas de galaxies sont riches de découvertes à faire.
Le traitement des images de planètes ne donne rien d'exploitable. D'autant que les satellites y vont voir de très près.

Bonne chasse !

LES TRAITEMENTS :

Note préalable: Quand nous avons commencé ces travaux, nous disposions d'un ordinateur PC Pentium II sous Windows 98, avec 128 Mo de mémoire vive et de disques durs rapides de haute capacité. Le traitement d'images est toujours très gourmand en ressources. Il faut le savoir. Certains traitements sont très longs. Il faut souvent s'armer de patience, même avec une machine rapide.

1    Ulead PhotoImpact 5.0 (ou supérieur)

  • Dans la barre de menu principal, cliquer sur: Fichier, Ouvrir, "nom de fichier", Ouvrir. L'image apparaît dans la fenêtre. (ici il s'agit de M 87 repris du site de l'ESO)

  • Dans la barre de menu secondaire, cliquer sur le bouton-poussoir, repéré par un petit soleil à demi masqué, [Luminosité et Contraste]. Le panneau de réglage correspondant apparaît.

 
  • Dans ce panneau, régler les valeurs de luminosité et de contraste à :

Luminosité: 89

Contraste : 90

  • D'autres valeurs sont possibles. Certains objets apparaissent plus ou moins nettement selon ce qui aura été choisi.

  • Pour valider, cliquer sur [OK].Ensuite on peut utiliser des effets particuliers tels que "tracer les contours". Les résultats peuvent être spectaculaires.

 
  • Une autre possibilité, qui donne souvent de bons résultats, est d'utiliser la procédure d'égalisation, seule ou mieux, conjointement avec d'autres traitements:

  • Dans la barre du Menu principal, Cliquer sur "Format", "Égaliser". Le résultat est parfois passionnant !

  • Il ne faut pas hésiter à l'améliorer en jouant sur la luminosité et le contraste.


2    Adobe Photoshop 5.0 LE
(ou supérieur)
  • Dans la barre de menu principal, cliquer sur : Fichier, Ouvrir, "nom de fichier", Ouvrir. L'image apparaît dans la fenêtre.

  • Dans la barre de menu, cliquer sur [Image, Réglages, Courbes]. Le panneau de réglage correspondant apparaît.

 
  • Dans le panneau une ligne droite en diagonale apparaît. Cette droite peut être modifiée au gré de l'opérateur. En cliquant sur cette courbe, en différents points, on peut générer des points de contrôle qui permettent de faire des modifications. Il suffit de cliquer sur un de ces points, de maintenir le bouton de la souris, et de déplacer ce point pour faire les modifications souhaitées.

 
  • L'exemple qui est affiché, ci-dessus, permet de se rendre compte de ce que l'on peut obtenir. Il est évident, que les objets visualisés dépendent de la forme de la courbe définie.

  • Cliquer sur [OK] pour valider.

  • Des traitements ultérieurs, permettent de renforcer les résultats.

  • Cette courbe peut être sauvegardée en cliquant sur le bouton poussoir "Enregistrer" puis relue en cliquant sur "Charger". C'est un de ses points forts.

Notes:

  • La méthode par "Luminosité/Contraste" utilisée avec Ulead PhotoImpact est aussi applicable avec Adobe Photoshop. Les résultats sont strictement identiques.
  • La méthode des "Courbes" existe aussi sous Ulead PhotoImpact. "Format, Mappe de Teintes".

  • La méthode par "Égalisation" est aussi disponible sous Adobe Photoshop. Les résultats sont strictement identiques.

Mais on montre, en utilisant deux méthodes et deux logiciels différents, qu'il n'y a pas qu'un algorithme possible, et encore moins qu'un seul logiciel utilisable.
L'explication technique des résultats obtenus est claire.
Même si l'on ne connaît pas les algorithmes utilisés par les concepteurs de ces logiciels.
Dans tous les cas on joue sur des rapports de contrastes, soit de luminosité, soit de tonalité. La méthode des tonalités est la plus performante. Elle est à la fois puissante et subtile. Et comme son utilisation est aisée sous Adobe Photoshop, c'est celle que de loin on préfère. D'autre part le fait de pouvoir sauvegarder les courbes de tonalités est un atout essentiel.
Toutefois sous Ulead PhotoImpact, les procédures de filtrages sont plus nombreuses, plus efficaces. On utilise donc les deux, selon les besoins.

En conclusion, ce qui apparaît surtout, c'est que l'on ne peut pas toujours confier à un système purement automatique et selon des critères totalement mathématiques (série de Fourier, déconvolution) ce genre de recherche. Il faut un "aller retour" permanent entre l'homme et la machine. Il faut l'œil humain pour valider une image plutôt qu'une autre. Cela relève autant de l'Art que de la Science. Évidemment cela peut aussi poser des problèmes. Qu'est-ce qui est artefact, et qu'est-ce qui ne l'est pas ? Mais les résultats obtenus ainsi sont à rapprocher de l'histoire du singe qui tape au hasard sur une machine à écrire. Quelle est la probabilité pour qu'en 15 milliards d'années il nous ponde "Roméo et Juliette" ?
Quelle est la probabilité pour que les images obtenues, par ces moyens, soient des artefacts alors qu'une telle cohérence logique s'en dégage ?

 

 Dernière mise à jour: 10/05/13  

 Validation et limites de la Méthode