- Procesado de imágenes astronómicas
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El histograma en Astrofotografía
Es difícil explicar la fotografía astronómica si no entendemos lo que nos muestra el histograma. Entre astrofotógrafos es común emplear términos como "recorte de sombras", "pico del histograma" o "estirar el histograma" que pueden resultar incomprensibles para todos aquellos no familiarizados con ellos. Este artículo pretende poner las bases para entender este concepto tan básico.
Según la wikipedia, un histograma es "una representación gráfica de una variable en forma de barras, donde la altura de cada barra es proporcional a la frecuencia de los valores representados". Es una representación que se utiliza fundamentalmente en estadística y nos permite ver, de un plumazo, las características de una población dada.
Pongamos un ejemplo: podemos crear un histograma de la edad de la población española co los datos que nos facilita el Instituto Nacional de Estadística (http://www.ine.es)
Cada Barra representa el número de personas que tienen una edad determinada en un momento dado, en nuestro caso el 1 de Julio de 2016. De esta forma podemos obtener que en España hay cerca de 500.000 niños menores de 7 años y que tienen 84 años de edad unos 250.000, aproximadamente la mitad.
Muchas veces,sobre todo para comparar, es muy útil sustituir las barras por líneas. De esta forma, por ejemplo, podemos comparar el histograma de edad de los hombres frente al de las mujeres y extraer consecuencias, como que a partir de los 51 años, hay más mujeres que hombres para cada edad.
El histograma en astrofotografía
En el caso que nos ocupa, la astrofotografía, al igual que en fotografía habitual, el histograma nos va a decir cuántos píxeles del sensor utilizado tienen un valor determinado. Este valor es la "cantidad" de luz que ha recogido cada píxel. Aunque se pueden utilizar diferentes unidades de medida, para poder trabajar de forma independiente de la cámara, es conveniente "normalizar" el histograma. De esta forma asignamos valor nulo a todos aquellos píxeles que no han recibido luz y valor unidad a aquellos píxeles que han recogido el máximo que permite la cámara.
Así, una foto totalmente blanca estaría representada por un histograma con el 100% de los píxeles con valor 1 marcado por una barra a la derecha, mientras que en una foto totalmente negra, la barra colocada en la parte izquierda.
Las principales características en las que hay que fijarse en un histograma son, por un lado, el valor más habitual de los píxeles, el "pico del histograma" y por otro, la amplitud de la distribución. Veamos unos ejemplos:
Comparando ambos histogramas podemos ver que en la foto de la mariposa, una Vanesa de los Cardos, los píxeles en general reciben una mayor cantidad de luz y que incluso llegan al máximo (saturación) que permite la cámara. En la galaxia, la mayor parte del histograma, alrededor del "pico", se encuentra situado muy cercano a la zona izquierda de valores cercanos a cero, mientras que en la foto de la mariposa, el pico del histograma, se encuentra más centrado. También se observa que los valores están más concentrados en torno al pico en la imagen de la galaxia mientras que en la foto de la mariposa, los valores están más ampliamente distribuidos a lo largo de todo el rango.
Uno de los objetivos del procesado de imágenes astronómicas es "estirar" el histograma inicial para distribuir la información de tal forma que nos permita ver los detalles del objeto. Así, una vez "estirada", nuestra foto de la galaxia quedaría así:
Aún así, en las fotos que tienen gran cantidad de cielo negro sin nebulosa, la mayoría de los píxeles tomarán valores cercanos a cero y, por tanto, el pico del histograma siempre aparecerá más cerca del lado izquierdo.
El histograma es una herramienta valiosa que nos permitirá detectar:
- si hemos saturado la imagen (tenemos muchos píxeles con valor unidad)
- si no estamos "enterrando" el ruido de lectura (tenemos el pico del histograma muy, muy cercano al cero)
- si estamos exponiendo adecuadamente los flats
Por último hay que recordar que en astronomía es bastante frecuente encontrar cámaras a color y cámaras monocromo. Mientras que en estas últimas sólo hay un histograma, en las cámaras a color tendremos que trabajar con los histogramas de cada uno de los colores, en general Rojo-Verde-Azul.