Le parfait flatfield

Sur le chemin conduisant à l’astrophoto sans défaut

Avec des images corrigées ou de champ aplati, dites adieu aux défauts dus à la poussière ou à un éclairage irrégulier.

Pour différentes raisons, les données astrophotographiques brutes montrent toujours une image faussée du ciel. Ainsi, l’optique du télescope, le filtre et l’appareil photo provoquent un éclairage irrégulier sur tout le champ de vision.

Si l’on souhaite améliorer plus tard le contraste d’une image, au moment du traitement, on améliore non seulement la visibilité de l’objet, mais encore celle des défauts de l’image. En particulier pour les photos d’objets diffus et de faible magnitude comme les nébuleuses ou les zones extérieures de galaxies, c’est la correction de ces défauts qui détermine si l’objet pourra être correctement présenté dans toutes les zones de l’image. Pour les images photométriques servant à mesurer la luminosité d’objets, la correction de l’image est nécessaire pour améliorer la représentation, mais elle est en fait tout à fait indispensable.

Par conséquent, la création d’images corrigées, afin de compenser ces défauts, fait partie des tâches les plus importantes en astrophotographie. Des images corrigées correctement réalisées contiennent exclusivement des informations sur la répartition de la luminosité dans le plan de l’image. Les images astronomiques sont ainsi aplaties, d’où le nom de champs plats qui leur est donné. L’aplanissement s’obtient en divisant chaque image brute par l’image de champ plat. Il s’agit là d’une fonction proposée par tous les logiciels de traitement d’images CCD courants.

Chaque composant du montage peut provoquer un éclairage irrégulier. La plupart du temps, le vignettage généré par le télescope lui-même est le facteur dominant. Seule la zone du plan focal, depuis laquelle l’ouverture complète du télescope est visible, n’est pas soumise au vignettage. Avec le temps, les particules de poussière se déposent par ailleurs sur les surfaces optiques. La poussière qui s’est déposée sur l’objectif se remarque à peine, car elle se trouve très en dehors de la zone de mise au point. En revanche, sur les filtres, sur la fenêtre du logement du capteur ou sur le capteur lui-même, les particules de poussière apparaissent sous la forme de taches sombres sur les images.

Enfin, le capteur lui-même provoque également un éclairage irrégulier : la sensibilité des différents pixels varie légèrement et nécessite également une correction.

L’image de champ aplati doit donc refléter avec précision la situation d’éclairage pendant l’exposition. C’est pourquoi les images de champ aplati doivent généralement être créées dans la même position de mise au point, dans la même orientation de l’appareil photo et, en outre, au même regroupement de pixels (pixel binning).

Dans le cas idéal, les images de champ aplati sont utilisables en permanence pour une combinaison caméra, télescope et filtre donnée. Ceci n’est possible que si le centre du capteur se situe sur l’axe optique du télescope et que son vignettage est symétrique. Abstraction faite de la nécessité de corriger les nouvelles taches de poussière, l’image de champ aplati peut alors être utilisée dans toutes les orientations de l’appareil photo. Avec un montage le permettant, il vaut donc la peine de veiller tout particulièrement à la propreté. Les images de champ aplati peuvent alors être utilisées pendant des années. Si l’éclairage n’est toutefois pas symétrique ou si la poussière se dépose sur les surfaces optiques, il faut réaliser de nouvelles images de champ aplati.

Mais comment les données de champ plat optimales se présentent-elles ? En principe, les conditions habituelles de la photographie CCD s’appliquent ici. L’objectif est d’obtenir une image le plus possible exempte de bruit. Avec les méthodes habituelles utilisées pour l’image de champ aplati (voir « Dans le détail »), les temps d’exposition sont relativement courts et l’on atteint facilement un bon rapport signal/bruit. On peut en outre moyenner plusieurs images (de préférence quelques douzaines), car l’image de champ aplati ne doit en aucun cas nuire au rapport signal/bruit des astrophotos. Il faut également noter que, de la même façon que pour l’astrophoto à proprement parler, les images d'obscurité ayant été exposées pendant le même temps et à la même température doivent être soustraites.

On choisit ainsi le temps d’exposition des images de champ aplati de sorte que les valeurs de luminosité se situent environ à la moitié de la plage dynamique de l’appareil photo. Pour les appareils avec obturateur mécanique, des temps d’exposition très courts peuvent être problématiques. Pendant que l’obturateur se ferme, le capteur est éclairé irrégulièrement. Le temps d’exposition doit être choisi en conséquence, de sorte que le temps de fermeture soit relativement négligeable.

Il existe de nombreuses méthodes permettant de créer des images de champ aplati, toutes visant à créer et à photographier une surface d’une luminosité totalement régulière. La surface ne doit donc comporter aucune structure. Dans tous les cas, un verre dépoli, un tissu blanc ou un papier placé devant l’ouverture du télescope est par conséquent très utile.

Images aplanis du ciel (Skyflats)

Le ciel crépusculaire offre une possibilité, avant que les étoiles ne deviennent visibles. Après le coucher du soleil, on oriente le télescope vers le zénith. Il est ici conseillé de placer une sorte de diffuseur devant l’ouverture car les étoiles lumineuses peuvent devenir visibles sur les images CCD. Toutefois, la luminosité du ciel change en permanence et il faut sans cesse adapter le temps d’exposition, ce qui fait que ce sont plutôt les méthodes ci-dessous qui sont à conseiller.

Mur blanc

On éclaire uniformément un mur ou un écran, puis on photographie. En pratique, il est toutefois difficile de générer un éclairage sans aucun gradient. En outre, on ne dispose pas toujours d’un mur de maison blanc à proximité.

Écrans lumineux

Depuis quelques années, on trouve dfilms électroluminescents que l’on place à plat sur l’ouverture du télescope. Le cas échéant, on réduit ensuite la luminosité à l’aide de quelques couches de papier. Ceci permet de prendre très commodément et à tout moment des images corrigées, ce qui fait que cette méthode est très fortement conseillée.

Auteur : Mario Weigand / Licence : Oculum-Verlag GmbH