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VorherDer Cassini Bilder Verbesserer

Das Problem: Nun haben Sie mit dem Cassini Downloader ein Bild herunter geladen und es ist am rechten Rand von einem kammartigen Muster dunkler Linien verunstaltet.

Dieses entsteht durch die verlustlose Komprimierung der Elektronik der ISS Kamera. Diese versucht 2 Linien in einem vorgegebenen Verhältnis zu komprimieren. Schafft sie es nicht, weil diese zu viele Details enthalten, so lässt sie den Rest der zweiten Linie weg. Idealerweise gibt es dann einen Helligkeitssprung. doch bei den RAW Images auf der Cassini Website ist durch die JPG Komprimierung dieser Sprung nicht so deutlich, weil die verwendete DCT Komprimierung jeweils 8 Pixels zusammen bearbeitet und so aus dem Sprung einen Helligkeitsabfall über 2-4 Pixels macht.

Besonders lästig ist, dass es gerade bei Bildern mit hohem Informationswert wie bei den Vorbeiflügen an Dione und Phoebe oder den Ringbildern vorkommt. Das Bild links ist ein Originalausschnitt aus einem solchen Bild.

Das Programm

Das Programm versucht dieses Problem zu lösen. Im Normalfall gehen Sie zur Behebung folgendermaßen vor:

  1. Einladen einer Bilddatei
  2. Ändern der Parameter
  3. Test des Zeilenkorrektors
  4. Bei korrektem Funktionieren: Speichern
  5. Bei falscher Korrektur: Widerrufen und zurück zu Schritt 2.

Zu Schritt 1,4 und 5 muss ich glaube ich nichts sagen. Sie entsprechend den Menüpunkten Öffnen, Speichern und Widerrufen.

Die Parameter

Die Parameter, die Sie über den Menüpunkt "Einstellungen" festlegen dagegen sind wichtig. Es gibt 3 Parameter einzustellen. Alles sind Helligkeitswerte. Die möglichen Werte liegen bei 0 bis 255. Wobei bei absoluten Helligkeiten 0 einem Schwarz, 255 einem Weis und die Werte dazwischen Grautönen entsprechen. Die Erläuterung erfolgt am besten indem ich den verwendeten Algorithmus erkläre.

Der Algorithmus

Das Programm prüft zuerst das letzte Pixel jeder zweiten Zeile. Ist dieses kleiner als der angegebene Grenzwert, so muss diese Zeile bearbeitet werden. Dann wiederholt es den Helligkeitsalgorithmus für jedes Pixel links davon, solange es kleiner als der in den Einstellungen angegebene Grenzwert ist. Leider ist dem nicht so, dass die Pixel alle den Wert 0 (schwarz) haben und so leicht zu identifizieren sind. Daher hat das Programm einen Algorithmus der bestimmt welche Pixel eingefärbt werden müssen.

Er geht folgendermaßen:

Bestimme zuerst das äußerste Pixel jeder zweiten Zeile. Ist sein Farbwert kleiner als der des Grenzwerts, so ist diese Zeile wahrscheinlich eine zu bearbeitende Zeile. (Es kann aber nur Weltraum sein !) Solange jedes links stehende Pixel kleiner als der Grenzwert ist mache folgendes:

Vergleiche den Helligkeitswert der Pixel direkt darüber (Y-Koordinate um 1 kleiner) und darunter (Y-Koordinate um 1 größer) mit dem Pixel. Ist deren Helligkeit in beiden Fällen größer als eine vorgegebene Differenz, so ist dies ein einzufärbendes Pixel.

Es gibt jedoch Problemfälle die diesen Algorithmus durcheinander bringen. Das sind zum einen dunkle Pixel oben und unten. Sie kommen z.B. bei Ringbildern vor (Lücken) oder wenn die Linie durch einen Krater verläuft. In diesem Falle wird das Pixel nicht eingefärbt. Sie können dies umgehen wenn Sie die Differenz auf 0 setzen oder "Nur Grenzwert benutzen" in den Einstellungen markieren. Dann stoppt das Einfärben sobald ein Pixel größer als der Grenzwert ist.

Nachher....Dann stoppt der Algorithmus automatisch sobald er ein Pixel findet, welches heller als der angegebene Grenzwert ist. So ein helles Pixel kann durchaus dazwischen einmal vorkommen (Helligkeiten von 50 wurden schon beobachtet). Würde man den Grenzwert nun auf dieses Pixel einstellen so würde man viele dunkle Partien, die korrekte Helligkeitswerte haben, mit einfärben. Daher kann man alternativ ein zweites Abbruchkriterium angeben. Ist die Checkbox "Gesamte Zeile" markiert so wird als Abbruchskriterium nicht die absolute Helligkeit des Pixels genommen sondern der Unterschied zum vorangehenden Pixel. Ein abrupter Helligkeitsanstieg zeigt den Beginn des normalen Bildes an. Ein einzelnes helles Pixel, welches den Grenzwert überschreitet wird dann übersprungen alle anderen aber verarbeitet. Der Helligkeitsanstieg wird in "Anstieg" angegeben.

Eingefärbt wird ein Pixel mit dem Mittelwert zwischen zwei Pixels. In der Regel wird man für jedes Bild ein bisschen in den Einstellungen spielen müssen, daher kann man über die Funktion "Widerrufen" jeweils das originale Bild erneut von der Festplatte einladen.

Außer den originalen RAW Bilder von Cassini (Im JPEG Format) kann das Programm auch GIF, PNG und BMP Dateien verarbeiten. Wenn man selbst die Bilder vorher verarbeitet hat sollte man beachten, dass das Programm von echten Cassini Bildern ausgeht, d.h. es sucht nach den Fehlzeilen nur am rechten Rand und nur in jeder geraden Zeile. Man kann die Bilder auch laden, indem man sie per Drag & Drop aus dem Explorer oder einem Bildbetrachter (sofern dieser Drag & Drop unterstützt) auf das Programm fallen lässt.

Bei korrekter Einstellung der Parameter wird nur das fehlende Bild ergänzt und sonst nichts verändert. Da man aber durch das Mitteln der Pixels nur sehr schlecht sieht, ob das Programm die Pixels korrekt einfärbt und nicht des guten zuviel tut, gibt es einen Vorschaumodus. In diesem werden die Pixels nicht durch den korrekten Farbwert eingefärbt sondern mit einem poppigen Farbton. Damit kann man sofort die Wirkung überprüfen. Ungeschaltet wird das Einfärben über den Menüpunkt "Vorschau". Danach kann man dieses Einfärben widerrufen.

Die Funktion "Bis zum Grenzwert einfärben" erlaubt es im ganzen Bild problematische Pixel zu erkennen. Sie macht einen Palettenaustausch und ersetzt Pixel mit Helligkeitswerten bis zum Grenzwert durch eine Farbpalette die von Gründ nach Türkis erlaubt. Sie können so sofort problematische Stellen erkennen auf die Sie ihr Augenmerk richten müssen.

Voyager Bilder

Zahleiche Voyager Bilder von Uranus und Neptun haben denselben Fehler, nur hier an beiden Seiten. Da Voyager ihre Bilder nicht nach DCT Komprimierung übertragen haben sind hier fehlende Pixel schwarz und das einfärben sehr einfach.

Bei Voyager reicht es "Benutzer nur Grenzwert" und "Links und rechts" zu markieren. Da alle fehlenden Pixel schwarz sind reicht es 1 als Grenzwert einzugeben.

Funktionen für Bilder anderer Raumsonden

Inzwischen habe ich auch die Bilder von Mariner 9,10, Viking und Voyager 1+2 vorliegen und diese haben andere Bildfehler. Für diese gibt es auch Bearbeitungsfunktionen.

Pixelfehler korrigieren

Pixelfehler sind einzelne weise und dunkle Pixel. Die Funktion "Pixelfehler eliminieren" ist auf einer separaten Seite genauer erläutert. Sie wird vor allem für Mariner 9 und 10 Bilder benötigt. Einzelne Viking Bilder haben auch diesen Fehler. Sie entstanden durch Fehler bei der Übertragung, da die Sonden noch keine fehlerkorrigierenden Codes benutzten.

Zeilenfehler korrigieren.

Das gilt auch für komplette fehlende oder mit Störungen gefüllten Zeilen. Auch diese können einer besonderen Behandlung unterzogen werden. Über die Vorgehensweise mit der Funktion "Zeilenfehler eliminieren" finden Sie alle Details in dieser Seite.

Pixels ergänzen

Eine Besonderheit bei Mariner 10 ist der Modus zum Ergänzen fehlender Pixel. In diesem Modus wurden nur 1/4 der Pixel übertragen. Abwechselnd die Pixel 1,5,9,13 und 3,7,11,15. Von 832 Pixeln wurden also nur 208 Pixel übertragen. In den Bildern sind die fehlenden Pixel einfach schwarz. Mittels. der Funktion "Fehlende Pixels ergänzen" werden die Pixels durch die Mittelwerte der umgebenden 4 Pixels ersetzt. Auch hier finden Sie weiterführende Informationen auf einer separaten Seite.

Helligkeit strecken

Dieser Punkt ist für alle Bilder anwendbar, doch auch gedacht für ältere Bilder die oft einen geringen Kontrastumfang aufweisen, also sehr hell oder sehr dunkel sind. Mit dieser Funktion werden die Helligkeitswerte aller Pixels linear auf den Bereich von 0 bis 255 gestreckt.

Speichern und Laden

Das Programm arbeitet sehr gut mit JPEG, Bitmap und GIF Dateien. Beim Einladen von PNG Dateien werden diese bei manchen Formaten in 16 Farben konvertiert und sind somit unbrauchbar. Beim Speichern ist es wichtig im Speicherndialog den Bilddatentyp auszuwählen. GIF, JPG oder PNG Bilder werden an der Erweiterung erkannt. Getestete Speicherformate sind BMP, JPG, GIF und PNG. Dateien die nicht geladen werden können, kann man über die Zwischenablage austauschen.

Das Programm ist zusammen mit dem Cassini Downloader verfügbar und läuft unter Windows 95, 98, Me, NT, 2000 und XP.

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© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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