Imagerie solaire Hα

Imagerie solaire Hα Depuis quelques années, avec l’arrivée sur le marché des filtres solaires Hα de la firme Coronado, l’observation de la chromosphère solaire connaît un vif engouement. Le but de ce document est de vous présenter les techniques de prises de vue ainsi que de traitement d’images que j’utilise avec mon PST. Bien entendu, je ne pense pas être exhaustif (en particulier pour le traitement d’images) mais je désire simplement partager ma passion à imager le Soleil et peut-être de guider vos premiers pas en imagerie solaire Hα. 1. Imagerie APN : • Acquisition d’images : - APN : Nikon Coolpix 885. - Montage optique : Méthode afocale (projection oculaire). - Oculaire : William Optics DCL-28 (+ suivant les besoins, une barlow 2x). - Fixation : directement sur le porte-oculaire. - Mode : Manuel (mode CSM sur les Nikon). - Visualisation : Noir & Blanc. - Sensibilité : La plus faible afin d’avoir le moins de bruit possible ; ∼ 100 ISO. - Ouverture : Maximale afin d’avoir le plus de luminosité possible. Par ex., f/4.5. - Format : Moins il y a des compression mieux c’est, afin de ne pas perdre de l’information. On choisira donc le format RAW et s’il n’est pas disponible le tiff. Dans le pire des cas, le jpeg avec un taux de compression faible peut faire l’affaire. - Mise au point : A l’infini sur l’objectif et ensuite on fait la mise au point avec la molette de la lunette. - Temps de pose : Compris en général entre 1/8 et 1/30s. Dépend du montage optique (valeur du zoom optique, barlow ou non, etc…). - Nombre de poses : Au moins une dizaine.

Coolpix885 + DCL28 + Barlow CeMax sur le PST. Quelques remarques : - L’avantage de la technique afocale est de pouvoir photographier l’image obtenue au niveau de l’oculaire. On peut donc utiliser le zoom optique de l’APN (attention à ne pas utiliser le zoom numérique qui dégrade sensiblement les images) et obtenir des images relativement grandes. Suivant la turbulence, ne pas trop zoomer afin d’avoir des images nettes. Il faut aussi être attentif au vignettage que peut causer un tel montage.

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Enregistrez et visualisez sur l’écran LCD les images en Noir & Blanc afin d’avoir un meilleur contraste sur l’écran (il est difficile de faire la MAP sur une image rouge foncé) et de toute façon on colorisera, par la suite, l’image sous Photoshop. Un petit truc afin de limiter les vibrations, on peut utiliser la fonction de retardateur de l’APN. Concernant la mise au point, zoomer à fond sur le bord du disque solaire. Une fois que la mise au point est bonne (c’est-à-dire quand le bord du Soleil est net), inspecter encore un petit coup sur la surface du Soleil pour voir si tout est OK. Ensuite pointer la zone à photographier, choisir le valeur de zoom qui vous intéresse et lancer les pauses. En général, faire au moins une dizaine de poses mais plus il y en a mieux c’est, afin d’ augementer le rapport signal/bruit. Soyez quand même attentif au fait que certaines strucutures évoluent très vite…

• Traitement d’images : Pour le traitement (conversion, sélection, recalage, addition et filtrage), on utilisera Iris et pour le post-traitement (colorisation, affinage, etc..), on pourra travailler avec Photoshop. 1. Définir un répertoire de travail : Fichier > Réglages (Ctrl + R) Définir le chemin du répertoire de travail (c’est là que les images temporaires vont être stockées) ainsi que le type de fichiers avec lesquels Iris va travailler (en général, le format FIT).

2. Convertir les image de l’APN en FIT : Fichier > Sélectionner des fichiers… La fenêtre principale d’Iris disparaît pour laisser place à un outil de conversion. Choisir le format des images de l’APN (pour cet exemple JPG). Ouvrir ensuite l’Explorateur Windows dans lequel vous sélectionnerez les images issues de l’APN et par un « glisser/déposer », copier les fichiers que vous désirez convertir dans la fenêtre de l’outil de conversion. Pour finir, donnez un nom aux fichiers images, ici ce sera soleil. Les images extraites porteront donc le nom : soleil1.fit, soleil2.fit, etc…

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Cliquer sur le bouton Création de la liste. Une fois l’opréation terminée, cliquer sur Fermer et la fenêtre principale d’Iris sera visible avec une fenêtre qui s’ouvre pour nous dire le nombre d’images extraites.

3. Classer les images par ordre de qualité : Pour lancer l’interprétateur de commandes il faut cliquer sur ce petit bouton de la barre d’outils :

Cela ouvrira une fenêtre dans laquelle on tapera les commandes.

Ensuite il suffit d’utiliser les deux commandes comme suit. AstroImagine, Astrophotographie & CCD http://astrosurf.com/astroimagine Copyright © Grégory Giuliani 2000-2005 All rights reserved.

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Imagerie solaire Hα BESTOF [NOM] [NOMBRE] Classe les images d’une séquence de la meilleure à la moins bonne en fonction de leur résolution. bestof soleil 12 SELECT [ENTREE] [SORTIE] Ré-indexe la série d’images à partir du fichier select.lst obtenu avec les commandes bestof. select soleil sel_sol Désormais le fichier sel_sol1.fit sera celui de meilleure qualité et sel_sol12.fit le plus mauvais. 4. Registrer les images Maintenant que nos images sont classées par ordre de qualité, il faut que l’on puisse parfaitement les superposer. En effet, à cause de la turbulence et des erreurs de suivi, les images sont légèrement décalées les unes par rapport aux autres. Cette opération s’appelle la registration (ou recalage). Nous pouvons utiliser soit la commande : PREGISTER [ENTREE] [SORTIE] [TAILLE] [NOMBRE] Effectue la registration d’une série d’images planétaires. pregister sel_sol reg 128 12 Avant de faire le recalage, il faut sélectionner une zone avec un détail remarquable. Le paramètre [TAILLE] contient la taille de la fenêtre d’inter-corrélation. Celle-ci doit être d’une puissance de deux (128, 256, 512, …).

Dans le cas des images du globe, utiliser les commandes circle et cregister.

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Imagerie solaire Hα 5. Additionner les images Nous pouvons désormais additionner nos images afin d’augmenter le rapport signal/bruit. On peut utiliser la commande : ADD_NORM [NOM] [NOMBRE] Additionne le nombre [NOMBRE] d’images d’une séquence ayant comme nom générique [NAME]. add_norm reg 8 Dans le cas, où vous avez beaucoup d’images, il ne faut pas toutes les additionner. En effet, nous avons classé les images par ordre de qualité décroissante. Les images avec un coefficient élevé sont donc de mauvaise qualité et nous ne voudrons pas les utiliser pour l’addition. Voilà pourquoi, dans notre cas, le coefficiant [NOMBRE] est égal à 8. Nous ne prenons que les 8 meilleures images de la série. Cette limite est arbitraire et rien ne vaut différents essais. Voilà l’image obtenue après addition :

Il nous faut maintenant régler les seuils de visualisation ! AstroImagine, Astrophotographie & CCD http://astrosurf.com/astroimagine Copyright © Grégory Giuliani 2000-2005 All rights reserved.

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Imagerie solaire Hα On va d’abord utiliser la commande : STAT Afin d’obtenir les statistiques de l’image.

Les valeurs pour ajuster les seuils sont : Maximum et Minimum. Pour ajuster les seuils, utiliser la commande : VISU [HAUT] [BAS] visu 1036 0

On pourra recadrer l’image avec la commande suivante : WIN Découpe une image intéractivement. Choisissez deux points avec la souris autour de la zone à isoler.

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Imagerie solaire Hα Et voilà le résultat :

A ce stade, on peut faire une sauvegarde de notre image avec la commande : SAVE [NOM] save soleil_add Pas besoin de définir l’extension, ce sera automatiquement du fit (étant donné que l’on a défini ce format de fichier de travail dans les réglages). 6. Filtrage Une fois nos images additionnées et les seuils ajustés, nous pouvons faire ressortir des détails en utilisant des filtres. En imagerie solaire, nous utiliserons principalement :

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Imagerie solaire Hα les ondelettes (Traitement > Ondelettes…) ou le masque flou (Traitement > Masque flou…) Il suffit de « jouer » avec les petites règles afin d’obtenir le rendu que l’on souhaite et ensuite de sauver l’image. Voilà ce que l’on obtient en faisant des ondelettes (1 8 1 1 1) :

Maintenant on sauvegarde notre résultat en fit : save soleil_final Et aussi en tiff (pour pouvoir l’ouvrir dans Photoshop). Fichier > Sauver… (choisir le format tiff et donner un nom au fichier).

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Imagerie solaire Hα Nous pouvons passer à Photoshop pour la partie de post-traitement ! La première étape consiste à ajuster les seuils : Image > Réglages > Niveaux

En l’occurrence, les niveaux sont pas mal. Les niveaux à gauche correspondent à la protubérance et la partie à droite au disque solaire. Si besoin, jouer avec les curseur pour ajuster les niveaux selon votre désir. On peut aussi utiliser les courbes, pour ajuster au mieux la visibilité de la protubérance et du globe, afin de les voir sur la même image. Image > Réglages > Courbes

En ajustant la partie basse, on joue sur la luminostié de la protubérance et en ajustant la partie haute, on joue sur la luminosité du globe. Voilà ce que l’on obtient après ajustement de la courbe : AstroImagine, Astrophotographie & CCD http://astrosurf.com/astroimagine Copyright © Grégory Giuliani 2000-2005 All rights reserved.

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Imagerie solaire Hα Ensuite, on peut encore améliorer le rendu des détails en utilisant le filtre « Accentuation » Filtre > Renforcement > Accentuation…

On cherche à ajuster au mieux le Gain et le Rayon afin de faire ressortir des détails sans ajouter du bruit. Voilà ce que l’on obtient :

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Imagerie solaire Hα Pour finir, il reste à coloriser l’image à partir du petit fichier de couleur disponible sur mon site. Ctrl + L, cliquer sur le bouton charger, sélectionner le fichier, cliquer sur OK et on obtient l’image en couleur. On peut toujours ajuster la colorimétrie en jouant sur la balance de couleurs : Image > Réglages > Balance de couleurs. Et pour finir on peut encore ajuster la luminosité et le contraste de l’image : Image > Réglages > Luminosité/Contraste.

Et voilà le résultat final :

Il vous reste à enregistrer l’image au format tiff : Fichier > Enregistrer sous… Et le tour est joué ☺

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Imagerie solaire Hα 2. Imagerie webcam : • Acquisition d’images : - Webcam : TouCam Pro couleur en mode optimisé. - Montage optique : Au foyer, avec une barlow 2x directement fixée sur le raccord. - Fixation : directement sur le porte-oculaire. - Visualisation : Noir & Blanc. - Mise au point : Directement à l’écran.

Barlow montée sur le raccord de la webcam. Une fois la webcam fixée sur le PST, il convient de régler les paramètres d’acquisition de la caméra.

La webcam fixée sur le PST. Pour se faire, lancer votre programme d’acquisition favori et ouvrez la fenêtre des paramètres de la webcam (bien entendu la webcam est connecté au PC). AstroImagine, Astrophotographie & CCD http://astrosurf.com/astroimagine Copyright © Grégory Giuliani 2000-2005 All rights reserved.

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Imagerie solaire Hα Sous Iris, cela donne : Tout d’abord, on lance la prévisualisation afin d’avoir l’image en direct : Webcam > Prévisualisation Une fois que l’image est à l’écran, on peut déjà dégrossir la mise au point. Ensuite on va affiner les paramètres d’acquisition : Webcam > Paramètres vidéos…

Fenêtres de gestion des paramètres vidéo. D’après Didier Favre, voilà les paramètres à régler sur la webcam: Paramètres Luminosité Gamma Constraste Saturation Mode Rouge Bleu Obturation Gain

Protubérences maxi maxi inchangé mini N&B 40 à 60% mini 1/25 à 1/50s. mini

Disque solaire maxi mini inchangé mini N&B 20 à 50% mini 1/100 à 1/500s. mini

Remarques ∼ 0% ∼ 50% ∼ 0% ∼ 50% ∼ 10% ∼ 0%

En fonction de la turbulence, choisir une vitesse d’acquisition de ∼ 10 images/s. Si celle-ci est forte prendre plutôt 15 et si elle est faible 5. Filmer pendant environ 30 à 60s. Une fois les réglages effectués et la mise au point vérifiée, lancez une acquisition Acquisition : Webcam > Capture vidéo… Quelques remarques : - Taille des images : filmer en 640 x 480. - Si vous désirez faire une image complète du globe, il faudra faire une mosaïque. - Il semble que remplacer le capteur couleur par un capteur noir et blanc en mode RAW apporte un gain important en terme de détails. En effet, dans ce cas la tous les pixels sont sensibles à la lumière et non pas uniquement les pixels rouges (cas du capteur couleur).

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Imagerie solaire Hα • Traitement webcam : Ici aussi nous utiliserons Iris pour le traitement et Photoshop pour le post-traitement. Bien entendu toutes ces etapes peuvent être réalisées avec vos programmes de traitement d’images favoris. 1. Définir le répertoire de travail Fichier > Réglages (Ctrl + R) Définir le chemin du répertoire de travail. C’est là que les images temporaires vont être stockées.

2. Convertir le film AVI en images Fichier > Conversion AVI… Sélectionner le film AVI et ensuite définir le type d’images exportées. Dans notre cas, le film est en N&B. Pour finir on donne un nom aux fichiers images, ici ce sera soleil. Les images extraites porteront donc le nom : soleil1.fit, soleil2.fit, etc…

Cliquer sur le bouton Convertir. Une fenêtre s’ouvre indiquant un certain nombre d’informations dont le nombre d’images que contient le film. AstroImagine, Astrophotographie & CCD http://astrosurf.com/astroimagine Copyright © Grégory Giuliani 2000-2005 All rights reserved.

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A la fin de la conversion une fenêtre s’ouvre pour donner le nombre d’images extraites.

3. Classer les images par ordre de qualité Pour cela, il va falloir utiliser deux commandes : bestof et select. Pour lancer l’interprétateur de commandes, cliquer sur ce petit bouton de la barre d’outils :

Cela ouvrira une fenêtre dans laquelle on tapera les commandes.

Ensuite il suffit d’utiliser les deux commandes comme suit. BESTOF [NOM] [NOMBRE] Classe les images d’une séquence de la meilleure à la moins bonne en fonction de leur résolution. bestof soleil 599 SELECT [ENTREE] [SORTIE] Ré-indexe la série d’images à partir du fichier select.lst obtenu avec les commandes bestof. select soleil sol_select Désormais le fichier sol_select1.fit sera celui de meilleure qualité et sol_select599.fit le plus mauvais.

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sol_select1.fit

sol_select599.fit

4. Registrer les images Maintenant que nos images sont classées par ordre de qualité, il faut que l’on puisse parfaitement les superposer. En effet, à cause de la turbulence et des erreurs de suivi, les images sont légèrement décalées les unes par rapport aux autres. Cette opération s’appelle la registration. Utiliser la commande : PREGISTER [ENTREE] [SORTIE] [TAILLE] [NOMBRE] Effectue la registration d’une série d’images planétaires. pregister sol_select reg 128 599

Avant de faire le recalage, il faut sélectionner une zone avec un détail remarquable. Le paramètre [TAILLE] contient la taille de la fenêtre d’inter-corrélation. Celle-ci doit être d’une puissance de deux (128, 256, 512, …). AstroImagine, Astrophotographie & CCD http://astrosurf.com/astroimagine Copyright © Grégory Giuliani 2000-2005 All rights reserved.

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Imagerie solaire Hα 5. Additionner les images Nous pouvons désormais additionner nos images afin d’augmenter le rapport signal/bruit. On peut utiliser la commande : ADD_NORM [NOM] [NOMBRE] Additionne le nombre [NOMBRE] d’images d’une séquence ayant comme nom générique [NAME]. add_norm reg 100 Il ne faut pas additionner toutes les images de la séquence. En effet, nous avons classé les images par ordre de qualité décroissante. Les images avec un coefficient élevé (p.ex 520) sont donc de mauvaise qualité et nous ne voudrons pas les utiliser pour l’addition. Voilà pourquoi, dans notre cas, le coefficiant [NOMBRE] est égal à 100. Nous prenons, les 100 premières images qui sont donc les 100 meilleures. Cette limite est arbitraire et rien ne vaut différents essais. Après addition, on obtient en général une image toute blanche… Il nous faut donc régler les seuils de visualisation ! On va d’abord utiliser la commande : STAT Afin d’obtenir les statistiques de l’image.

Les valeurs pour ajuster les seuils sont : Maximum et Minimum. Pour ajuster les seuils, utiliser la commande : VISU [HAUT] [BAS] visu 32700 126 Et voilà le résultat :

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Imagerie solaire Hα On pourra recadrer l’image avec la commande suivante : WIN Découpe une image intéractivement. Choisissez deux point avec la souris autour de la zone à isoler. A ce stade, on peut faire une sauvegarde de notre image avec la commande : SAVE [NOM] save soleil_add Pas besoin de définir l’extension, ce sera automatiquement du fit (étant que l’on a défini ce format de fichier de travail dans les réglages). 6. Filtrage Une fois nos images additionnées et les seuils ajustés, nous pouvons faire ressortir des détails en utilisant des filtres. En imagerie solaire, nous utiliserons principalement : les ondelettes (Traitement > Ondelettes…) ou le masque flou (Traitement > Masque flou…) Il suffit de « jouer » avec les petites règles afin d’obtenir le rendu que l’on souhaite et ensuite de sauver l’image. Voilà ce que donne notre image du Soleil filtrée avec un masque flou (Finesse :1.5, Contraste :6.0) :

Maintenant on sauvegarde notre résultat en fit : save soleil_final AstroImagine, Astrophotographie & CCD http://astrosurf.com/astroimagine Copyright © Grégory Giuliani 2000-2005 All rights reserved.

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Imagerie solaire Hα Et aussi en tiff (pour pouvoir l’ouvrir dans Photoshop). Fichier > Sauver… (choisir le format tiff et donner un nom au fichier). Nous pouvons passer à Photoshop pour la partie de post-traitement ! La première étape consiste à ajuster les seuils : Image > Réglages > Niveaux

On va chercher à encadrer avec les curseurs les valeurs des pixels afin d’avoir tout le signal codé sur le maximum de niveaux possibles. On gagne en finesse d’image. Ensuite on peut essayer de faire ressortir encore quelques détails avec le filtre d’accentuation Filtre > Renforcement > Accentuation…

On cherche à ajuster au mieux le Gain et le Rayon afin de faire ressortir des détails sans ajouter du bruit. AstroImagine, Astrophotographie & CCD http://astrosurf.com/astroimagine Copyright © Grégory Giuliani 2000-2005 All rights reserved.

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Imagerie solaire Hα Voilà ce que l’on obtient :

Pour terminer, nous allons coloriser l’image et jouer sur la luminosité/contraste. Voilà le résultat final :

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Il vous reste à enregistrer l’image au format tiff : Fichier > Enregistrer sous… Et le tour est joué ☺ • Sites web : Jean-Louis Badin : http://jlbastronomie.over-blog.com/ Didier Favre : http://www.astrosurf.com/alcyoneastro/coronado/Halpha.html Philippe Morel : http://astrosurf.com/saf/sommaire_h_alpha.htm Base d’observations solaires amateurs : http://basehalpha.ift.fr/

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