Qu'est-ce que le prétraitement de base ?

Le prétraitement regroupe toutes les opérations obligatoires à faire subir à une image de façon à la rendre exploitable. Pas une mince affaire !
Pour exploiter d'une manière optimale une caméra CCD, il est nécessaire de procéder une correction radiométrique très soignée des images.
L'analyse des caractéristiques des détecteurs a permis de mettre en évidence deux types de parasites qui perturbent plus particulièrement les images.

• le premier : additif dû à des signaux parasites s'ajoutant au signal utile.
• le second : multiplicatif résultant de la variation de sensibilité d´un pixel par rapport à l´autre, de la régularité d´amincissement du substrat, du vignettage optique, etc.…

La présence de ces perturbations conduit à l'introduction d'un bruit spatial dans l'image qui aura pour effet de limiter la détectivité du capteur Ccd.
Pour éliminer leurs effets, il est donc nécessaire de soustraire de l´image brute, une approximation des charges additives et de diviser le résultat par une image compensant les charges multiplicatives. C'est l'opération de prétraitement.

• Charges additives.
  
  

  Comme nous l´avons vu précédemment , l´image de sortie d´une caméra Ccd n´ayant subi aucune correction automatique est une image brute. Elle contient non seulement l´information que nous souhaitons extraire et visualiser, mais aussi :
  
  

  - Une image hermétique correspondant à la réponse du capteur Ccd pour la pose la plus courte possible et réalisée dans l´obscurité totale : c´est l´image de précharge nommée aussi bias ou offset en anglais. Cette image reste en général invariable quel que soit le temps de pose et la température du capteur et évolue peu au cours de la vie d´une caméra. Elle peut donc être réalisée une fois pour toutes à partir de la médiane d´un lot d´une dizaine d´images.
  Si la valeur de tous les pixels de l´image de précharge est constante (au bruit près), on peut aussi soustraire cette constante de l´image brute plutôt que de soustraire l´image de précharge bruitée.
  
  - Une image correspondant à la réponse thermique du capteur de la caméra pour un temps de pose et une température donnés faite dans l´obscurité totale. C´est le Noir ou Dark en anglais. Pour être valable, cette image doit normalement être réalisée dans les mêmes conditions que celles de l´image à traiter. S´il n'y a généralement pas de problèmes en ce qui concerne la durée du temps de pose, il peut ne pas en être de même pour garder constante la température Ccd.
  
  

  - soit la température est très basse (inférieure à -80°C) dans ces conditions les charges thermiques sont faibles et peuvent même être considérée comme négligeables.
  
  - soit la température est connue (au 1 /10e de degré près) et il est possible de réaliser l´image du noir en différé avec des conditions similaires.
  
  - soit la température n´est pas connue. Il est alors nécessaire de réaliser l´image du noir avant ou aussitôt après celle de l´objet à traiter.

  De cette manière on passe autant de temps à faire des images qu´à faire des noirs. Dans le cas d´images du ciel profond, cela peut devenir intolérable. C´est pourquoi en 1990 Christian Buil publia une méthode originale basée sur le fait que les noirs sont proportionnels les uns par rapport aux autres quel que soit le temps de pose et la température. C´est la méthode d´optimisation du noir.
  Cette méthode consiste à appliquer au Noir synthétisé à partir d´un maximum d´images un coefficient ajusté de telle manière que la variation de l´intensité des pixels d´une petite zone de l´image soit minimum (en évitant si possible les étoiles). Il est entendu que ce noir synthétique devra être corrigé de l´offset avant de subir l´application du coefficient d´optimisation. Cette méthode peut être mise en échec lorsque l´image à traiter contient un si grand nombre d´étoiles que le fond de ciel n´est plus visible.
  
  

• Charges multiplicatives.
  
  

  Les informations correspondant aux écarts de sensibilités des divers photosites du Ccd auxquels s´ajoutent d´autres tels que poussières ou vignettages optiques constituent, comme nous l´avons vu précédemment, les charges multiplicatives. Ces informations sont mises en évidence dans une image réalisée sur un fond ciel brillant et uniforme. C´est la plage de lumière uniforme (P.L.U.) ou flat-field en anglais.
  Elle contient aussi l´image de précharge. Il est absolument essentiel que la P.L.U. soit réalisée dans des conditions identiques à celles de l´image à traiter (même télescope, même filtre, plus généralement même combinaison optique jusque et y compris le capteur). Cela implique que la caméra ne doit pas être démontée entre la capture des images à traiter et celles de la P.L.U., sous peine de rendre la correction de flat-field inopérante.

L´opération "basique" de prétraitement consiste à soustraire l´image du noir ainsi que de la précharge et à diviser le résultat obtenu par l´image de flat-field à laquelle on associera une constante dont la valeur devra correspondre à la moyenne de tous les pixels de la P.L.U.

L´ensemble de ces trois opérations peut se faire d´une manière automatique (voir Enlever offset, noir, flat (auto)) ou d´une manière plus ponctuelle, image par image (voir pour cela Enlever offset, noir, flat).

A chacune de ces opérations, on améliore la qualité du signal, mais on ajoute aussi du bruit car les images de précharge, Noir et P.L.U. sont elles-mêmes bruitées. Il convient donc de synthétiser les images de calibration pour minimiser le bruit (voir la fonction Créer ONF Maîtres).

• Opérations de prétraitement moins basiques !.
  
  

  D'autres opérations de prétraitement peuvent être appliquées :

  • Les opérations cosmétiques : Consiste à corriger l'image de ses points chauds. Il faut d'abord créer le fichier cosmétique à partir du noir maître et ensuite, durant les prétraitements automatique, faire corriger l'ensemble de ces points par le programme.
  • Création de faux flats, recalage d'images et additions spéciales d'images font parti aussi des prétraitements. Ils ne sont pas obligatoire et demandent d'aller voir l'aide sur chacune des parties concernées.