深空摄影(38) · 第五章 · 深空摄影的高级技巧 · 第一节 · 马赛克

第五章 深空摄影的高级技巧

第一节  马赛克

1-1马赛克的优势与基本思路

马赛克是英文“mosaic”的音译，意为拼接，所谓的马赛克技术实际上就是图像拼接技术。这个技术在日常摄影中非常常见，已经相当普及了，现在的智能手机中基本都有这项功能，只不过名字变成了全景照片而已。

在日常摄影中，长焦镜头配合图像拼接，能得到视角非常广大的照片，让图像同时拥有广大的视野与极其丰富的细节，“可远观也可近玩”。深空摄影的马赛克技术也是如此，能扩展图像中天区的大小，同时保留较高的解析力。虽然，理论上我们也可以使用较短焦距的望远镜来得到更大的视野，但这样解析力会有所降低，而且受焦距限制，我们并不能随心所欲地扩展视野；我们也可以换用画幅更大的相机，但花费不在一般人的承受范围之内，并且扩展视野的效果也比较有限。

马赛克还有一个不太被人注意到的优势，就是通过马赛克得到的图片，要比相同视野大小的单张照片细腻得多，尤其是星点非常细致，即使不做星点压制，也不容易呈现喧宾夺主的状况。这实际上也是拜高解析力与广视野所赐，在星点FWHM值满足采样适中的要求时，影像像素数越多，星点看起来就越小，显得越不重要。

相比日常摄影中的图像拼接，深空摄影的马赛克技术要困难很多。因为深空摄影的后期处理力度要比日常摄影大很多，两幅图像间很小的一点不匹配，在强力处理之后就会变得非常明显。两幅图像接合的地方，被称为接缝，马赛克技术的核心思路，就在于接缝的消除。

在想如何消除接缝之前，我们首先要思考接缝是怎么来的。很显然，接缝来源于两张图之间的差异。读者如果有过日常摄影图像拼接的经历，应该知道如果把曝光锁定后拍摄，在后期拼接时会容易很多。这是因为图像之间的亮度与反差随着曝光的锁定而固定，当然前提是环境光线条件不变。顺着这个思路，假设我们的设备不存在暗电流、偏置图像、平场等一系列假信号，先对天体的左边曝光一张，然后马上用同样的参数对天体的右边曝光一张，得到的两张图像之间自然也是没有差异的（天体高度变化带来的亮度反差变化在短时间内忽略不计），可以直接接合。

现在加上那一系列假信号的存在，两张图片的重合部分就肯定会存在差异了，平场是最直接、最明显与最主要的影响。因为平场的存在，图像往往是中间亮而四周暗，两张图像拼在一起就会呈现为驼峰一样的情况，左右比较亮，然后中间暗下去一条。因此，准确的平场校准对于马赛克而言是必要的，可以说是成功的关键一步。

假设我们在拍摄一组2x1马赛克（2张图像，呈一行）时，为了排除外界影响（如天体的地平高度角变化）导致的图像不均一，在拍完一张以后马上挪动望远镜，再拍摄第二张，然后再挪回去拍摄第一张，如此往复。这样我们只要保证平场是准的，就能得到几乎无缝的马赛克，但这实在太费时费力，尤其是当马赛克的规模增加时，几乎会变得没法操作。

那么，我们换一个思路，按先后顺序拍摄2x1马赛克中的两幅图像，各自叠加后，命名为A1与A2。此时A1与A2之间的差异的来源就很丰富了。在经过准确的平场校准之后，拍摄时天光亮度的变化会导致两幅图之间的亮度不同；光污染条件的变化会导致两幅图之间背景渐变形式不同，比如A1是左边亮右边暗而A2是上面亮下面暗，还会导致颜色不同；空气透明度的变化会导致影像的反差不同……而这些因素还会导致一个共同的结果——信噪比不同。

前面的各项差异，我们都能拿出相应的解决手段。亮度与反差不同，我们可以在线性下定量分析，然后让它们相匹配，实际上就是Normalization；背景渐变形式不同，我们可以对两张图像分别做背景光扣减，直接把背景渐变减掉，自然就不存在背景渐变的差异了；颜色不同，实际上也就是RGB三通道的亮度反差不同，也可以通过Normalization解决。唯一无法通过后期处理解决的是信噪比不同（当然，你可以给信噪比高的那幅图添加噪声，让它劣化到和低信噪比图像一样）。由此看来，我们就有了最基本的思路——前期拍摄解决影像信噪比不同的问题，其他交由后期处理解决。