Réaliser une mosaïque lunaire

Le but de cette page est simplement de montrer comment je réalise une mosaïque lunaire. Il existe bien d'autres techniques et si vous pensez que vous connaissez un truc utile, n'hésitez pas à me le faire connaitre.
D'une part, je suis toujours preneur de nouvelles astuces, d'autre part j'en ferais profiter la communauté au travers de cette page.

La prise de vue

Cette première étape est bien évidemment la partie essentielle. Si la prise de vue est ratée, on obtiendra au mieux une image de mauvaise qualité, au pire des fragments inexploitables que l'on ne pourra pas recoller entre eux.

Quelques évidences qu'il est toujours bon de rappeler :

• Prendre les images lorsque la Lune est au plus haut dans le ciel, pour minimiser les effets de la turbulence atmosphérique. Ca n'est pas toujours possible, en particulier au début et à la fin du mois lunaire.
• Si on a un instrument de type réflecteur, penser à le collimater avant de prendre les images. Cette étape souvent négligée peut transformer une superbe image en quelque chose de simplement passable.
• Esayer de prendre les images une nuit où la turbulence est faible... Mais là, c'est un paramètre que l'on ne peut malheureusement pas maitriser.
• Enfin, ajuster la mise au point le plus soigneusement possible. Le traitement d'image fait des miracles, mais il ne corrige pas une mise au point défectueuse. Pour cela, j'utilise un porte-oculaire Borg hélicoïdal (non-rotatif bien sur) qui est précis et assez léger. Le système de mise au point du C8 est en effet d'une part assez peu précis, et d'autre part donne lieu au phénomène de shifting. Même s'il est peu important, ce phénomène est désagréable et rend la mise au point très délicate vu le faible champ de la webcam.

Maintenant, il faut faire attention de bien caler la webcam de manière à ce que les cotés de l'image soient parallèles au sens de déplacement du télescope. Ainsi on sera sur d'obtenir un recouvrement complet en déplacant le télescope selon un seul axe.
Si on ne prend pas cette précaution, on va obtenir un recouvrement en "marches d'escalier", et à moins d'avoir de la chance, on obtiendra des trous sur l'image finale. Et une image avec des trous, c'est une image foutue !

Ensuite, il faut régler les paramètres gain et vitesse de la caméra. Il ne faut pas les laisser en automatique, mais les fixer de manière à n'obtenir aucune zone surexposée. De même il y aura intérêt à laisser la balance des blancs sur une valeur fixe, tout ceci afin de minimiser les écarts de luminosité sur les images finales.
Pour une image complète de la Lune, je règle donc la caméra sur la partie la plus lumineuse de la Lune.

Pour la Lune montante, les alentours du cratère Fraunhofer (à partir du quatrième jour du mois lunaire) forment la partie la plus lumineuse. Pour la Lune descendante, c'est aux environs de Tycho et de Byrgius qu'il faut caler la caméra.

Pour la prise de vues proprement dite, j'utilise QcFocus. Je prends des films de 20 secondes à 15 images/seconde. Chaque film fait 130 Mo environ, pour 300 images.
Il ne faut pas hésiter à avoir un recouvrement important entre les images successives. Ceci facilitera grandement l'alignement des différentes images au traitement, et diminue évidemment le risque d'avoir des trous dans l'image finale.

Le traitement

Pour le dépouillement des films, j'utilise Registax (en version 2.1 jusqu'à présent, je n'ai pas encore essayé la version 3). Ce programme est un freeware qui fonctionne bien, même si son ergonomie n'est pas des meilleures.

Pour commencer, je choisis une image du film qui va servir de référence. Contrairement à ce que disent d'autres personnes, j'ai remarqué que le choix de cet image va influer sur le résultat final. C'est pourquoi j'essaye de choisir une des meilleures images du film.

Pour le choix d'une zone de calage -le rectangle en haut à droite, je vise simplement une zone contrastée ou avec un détail marqué, le traitement est assez sensible pour bien s'en sortir.

La deuxième étape consiste à entrer les paramètres pour la réalisation de l'alignement des images.

Idéalement, le filtre d'alignement (ou filtre FFT) doit se trouver à la fin de la courbe, tandis que le filtre de qualité doit se centrer sur le coude de la courbe avec un facteur de qualité compris entre 0,11 et 0,16.

Les options d'optimisation utilisées ici donnent de bons résultats, aussi bien pour la Lune que pour les planètes d'ailleurs.
Attention au tracking : ne cochez pas les cases 'Predict track' et 'Misalign Warning'. Non seulement ça ne sert à rien, mais le programme peut alors se planter.
Il ne reste plus qu'à cliquer sur le bouton 'Align'.

La troisième étape consiste à empiler les images (stacking).
Pour cela on choisit quelles images on veut conserver. En général, j'en garde entre 50 et 60.

Le curseur vertical définit un niveau de qualité (richesse du spectre) de l'image, tandis que le curseur horizontal contraint les différences entres les images. L'endroit de la courbe qui se trouve sur l'axe du bas correspond à l'image initiale choisie à l'étape 1, qui sert de référence.
Le calage des deux curseurs est assez simple dans le cas d'une courbe comme celle présentée ici. On se contente d'écréter la courbe pour éliminer les images présentant trop de différences, et on ajuste la qualité pour conserver le bon nombre d'images. Dans le cas d'une courbe plus tourmentée (qualité qui tombe très vite par exemple) il peut être nécessaire d'essayer plusieurs réglages pour trouver le bon.
Bien sur, plus la qualité des images retenues est élevée, meilleures sont les images.
Eventuellement, on peut cocher la case 'Use Image Quality', mais les différences sont souvent minimes.

Dernière étape : appliquer un traitement d'ondelettes pour aboutir à l'image finale.
Les valeurs utilisées ici sont assez représentatives pour une image lunaire : environ 15 sur la deuxième couche et 6 ou 7 sur la troisième.

Rien ne vous interdit de faire des essais avec d'autres valeurs, en particulier si les images sont de bonne qualité, essayer une petite quantité sur la couche 4 sur certaines zones. En revanche, il est parfois nécessaire de les diminuer légèrement près du terminateur pour éviter l'apparition d'artefacts.

L'assemblage

Une fois l'ensemble des images préparées, il reste à les assembler. Pour cela l'utilisation d'un logiciel comme Photoshop (ou PaintShop Pro) est bien pratique. Il suffit de coller chaque image comme un nouveau calque et de la recaler par rapport à ses voisines.

En utilisant le mode 'différence', il est facile de recaler au mieux une image par rapport à celles déjà posées. A gauche, il subsiste un décalage, à droite la nouvelle image a été correctement recalée.

Un passage avec une gomme à bords flous permet ensuite d'effacer proprement les bords de l'image pour faire disparaitre les raccords.

Voici l'image obtenue une fois toutes les images élémentaires recollées. Malgré les précautions prises, il reste des différences de niveau entre les images (quelqu'un peut-il m'expliquer pourquoi ?). Il faut donc maintenant ajuster les niveaux de chaque image afin d'obtenir une luminosité uniforme sur toute l'image.

Le résultat final est visible ici, après retournement de l'image pour qu'elle apparaisse dans le "bon" sens, du moins celui auquel nous sommes habitués !