01. EOS350d, Fixed Pattern Noise 제거하기

* 이미 부천동에도 올린 글입니다.  http://astrobusan.com/xe/info/88361

 

이번주 일요일날 갑작스런 상이 있어, 급히 서울을 갔다 오느라 과외도 주중으로 미루어지고,

논문 마감 일정이 코앞이라 정신없는 나날들을 보내고 있습니다.

 저번 12월 18일 출사 이후로 별빛을 마신지 참 오래되었습니다.

 

요즘 고민하는 문제는 canon EOS 350d 에 항상 나타나는 세로줄 (혹은 400d에서는 가로줄도 있다고 합니다.) 노이즈를 어떻게 제거할 것인가?

에 집중하고 있습니다.

 

일단 이런 현상부터 보여드리겠습니다.   12분 x 14, R채널 분리후 플랫 및 다크 적용

 

 

엄청난 세로 줄무늬가 보입니다. 재미있는 것은 이러한 노이즈가 Flat 으로 잘 빠지지 않는다는 것에 있습니다.

이러한 문제들은 외국의 여러 싸이트들에서도 보고된바가 있어, 어쩌면 350d나 400d의 해결될 수 없는 노이즈 패턴이 아닐까란 생각이 듭니다.

 

이 노이즈가 냉각을 하던 안하던 항상 존재하는 노이즈라면, 플랫에서도 이 노이즈가 존재해야 합니다.

확실한 것은 다크에선 이 노이즈가 안나타나고, 레벨이 어느정도 있는 이미지들에서는 거의 대부분 존재했습니다.

 

특히 장노출인 경우에는 이러한 Fixed Column Noise 가 두드러지게 나타나는데, 해당 Column 에서 일정한 패턴으로 나타나는 노이즈가

합성을 거듭할 수록 두드러지는 양상이었습니다. 합성을 할수록 노이즈도 더 명백하게 나타난다는것은, 그 노이즈가 일정한 패턴을 가지고 있다는 의미이기도 합니다.

새로운 Digic Process나 새로운 CMOS에서 이러한 현상은 많이 두드러진 것으로 생각됩니다. 아니면 Autoguide시 디더링 기능으로 이러한 문제를 해결할 수도 있습니다.

 

그러면 플랫을 한 100장을 찍어서 합성하면 이러한 노이즈가 잘 빠지지 않을까란 생각도 해보았고, 실제로도 해보았지만, 깔끔한 패턴 노이즈를 추출되지도 않고,

100장을 찍고 합성하는데도 엄청난 시간이 걸리더군요. 그래서 이미 찍은 플랫(티셔츠 플랫 등, 10장정도 찍은 플랫) 에서 이 노이즈를 추출하기로 했습니다.

 

플랫이미지 입니다. 티셔츠 플랫 ISO100 x 10 , ISO100임에도 여전히 Fixed Column Noise 가 잘 나타나며, R>B>G 순으로 두드러지게 나타났습니다.

(Autolevel로 두드러지게 표현한 것입니다.)

 

 

 

우선 R채널만 집중하고, R채널을 분리해서 HighPass filer를 통해 고주파 영역만 분리했습니다.

G,B 채널도 이후 기술하는 바와 같이 동일한 방법으로 FPN을 제거할 수 있습니다.

(역시 Autolevel로 두드러지게 표현한 것입니다.)

 

이제 Fixed Column Noise 가 정말 잘 나타납니다. 문제는 더 많은 flat을 찍어 보정한다고 해도, 깔금한 Fixed Column Noise 가 안나타남에 있었습니다.

그래서, 위처럼 얻어진 이미지를 Column 열로 해서 평균을 취해 그 값은 해당 Column 의 값으로 하는 방법으로 이미지를 만들었습니다.

물론 이 결론을 얻기까지에도 엄청난 삽질을 해야 했습니다.

 

구체적인 방법은 포토샵에서 3456x2304 크기로 잡힌 위의 영상을 3456x1 로 변환하는데 이때 bicublic 평균으로 변환합니다.

그후 3456x1 영상을 3456x2304로 재변환하면 한 column의 noise가 일정한 아래와 같은 영상을 구할 수 있습니다.

이방법의 가장 큰 장점은 적은 장수의 Flat만으로도 FPN을 추출할 수 있다는 것입니다.

 

 

위의 영상처럼 350d에는 이러한 Fixed Column Noise 가 항상 존재합니다.  한장더 위의 이미지에서(플랫에서 R만 추출 후 Highpass ) 위의 이미지를 감산하면,

Fixed Column Noise 가 제거된 이미지를 볼 수 있으며, 이 이미지는 깔금한 가우시안 노이즈 평면으로 나타나야 합니다.

실제로 감산연산을 해서 얻은 이미지는 아래와 같습니다.

 

 

위의 이미지는 350d의 고주파 영역 노이즈에서 Fixed Column Noise가 제거된 이미지이며, 이 이미지는 여러상 합성될 수록 Noise level이 감소하게됩니다.

 

 

 

<결과>  왼쪽은  Fixed Column Noise 감산전, 오른쪽은 감산 후 입니다.

 

 

 

<향후 보완해야 할 부분>

아직도 어느정도의 Fixed Column Noise 가 남아 있는 것을 볼 수 있습니다. 아마도 이는 Highpass Filter 값을 10으로 설정해서 그런것 같습니다.

더 넓은 주파수 영역의 Fixed Column Noise 가 계산되지 않은 것 같습니다. 이부분은 향후 보완해야 할 부분입니다

 

현재 계획은 Highpass filter의 범위를 더 넓혀서 40~50(더 저주파 영역까지 정보를 가지고 옴) 테스트 하는 방법을 고려하고 있습니다.

이 방법에서 저주파에 해당하는 Flat 정보가 남아 이미지를 얼룩덜룩 하게 만들 수 있을 것이란 단점도 예상됩니다.

다음 이미지 처리때 이 방법을 적용해 보고 다시 기술해보도록 하겠습니다.

 

*문제점이나 더 좋은 해결방법이 있다면 댓글로 부탁드립니다.