数字图像处理（一）综述

数字图像处理的主要目的是提取尽可能“纯净”的天体信息，并以适当的方式显示出来。

第一步基本是客观的过程。主要是根据天体和探测器的特性，用各种方法滤除噪声，以及校正探测系统的非理想响应。

接下来是使得我们需要的信息能够清晰地显示出来，这些过程包含一些主观的评判标准，例如调整亮度，色度等以适应人眼的观看习惯等。

对于数码相机而言，CCD和CMOS探测器的线性特点使得数字图像特别适用于后期的软件处理。当然要做到这一点，必须在观测过程中遵循一定的方法和规范。

首先，适合于后期处理的是反映探测器原始数据的文件，即通常所说的RAW格式文件。RAW文件记录的是CCD上的电荷包经过AD转换后的数值，尚未进行其他非线性的处理。

RAW格式的文件在不同的相机上有不同的扩展名和编码方式，例如NEF，CRW，CR2等，许多使用的是私有格式。

以EOS20D为例，如果要对照片做数字处理，则应该以RAW模式拍摄为CR2文件。CR2文件可以使用网上的软件或自编的程序提取图像数据，作为图像处理的原始数据。

其次，除了拍摄观测天体外，还需要拍摄偏置、暗场和平场图像，以供处理时使用。

对于CCD数字图像，可以认为其最终输出包括以下几个部分：

1）偏置：即使曝光时间为0，仍会有一个本底图像输出，记做OFFSET

2）暗场：即使没有光照，仍会有一个随时间增强的暗场图像输出，记做DARKFRAME

3）目标：真正目标天体产生的光电子像，记做SIGNAL

4）平场：对于一个均匀亮度的目标，可能会输出一个强度不均匀的平场图像，记做FLATFIELD

这样，一幅RAW格式的图像，记做IMAGE，则IMAGE=SIGNAL+DARKFRAME+OFFSET

如果我们希望恢复成一个通过理想系统所成的像SIGNAL0，则：

SIGNAL0=(IMAGE-DARKFRAME-OFFSET)/NOR(FLATFIELD-DARKFRAME-OFFSET)

NOR表示归一化。

以上思路参考了http://www.astrosurf.org/buil/us/iris/iris9.htm