作者hotdogee (hotdog)
看板DSLR
标题[作品] 日环蚀4K缩时 开发专属稳定化程式 [P950]
时间Mon Jul 6 04:49:43 2020
作品连结：
* 稳定前：
https://youtu.be/71vtskpdcXA
* 稳定後：
https://youtu.be/M4H9w8yh4Fg
拍摄时间：2020/6/21
拍摄地点：海口故事露营园区
使用相机：Nikon P950
滤镜：Ice 67mm ND100000
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https://i.imgur.com/FRsYups.jpg
赤道仪：Sky-Watcher Star Adventurer
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https://i.imgur.com/HyhZPv8.jpg
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https://i.imgur.com/kUtBhWJ.jpg
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https://i.imgur.com/UIrNOHN.jpg
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https://i.imgur.com/unEBClo.jpg
定时快门线：PIXEL TC252
三向齿轮云台：Manfrotto MHXPRO-3WG
EXIF资讯：曝光秒数 1/1000秒
光圈 F6.5
焦距 2000mm
ISO速度 100
拍摄现场：
* 摄影中：
https://i.imgur.com/NHeoc5Y.jpg
* 拍摄现场 (360全景 8K缩时)：
https://youtu.be/Erfkf5JPJl0
* 现场机海 (360全景 16K)：
https://kuula.co/share/7bTy7
* 蚵田日落 (360全景 16K)：
https://kuula.co/share/7bTWs
出动相机：
* 日环蚀缩时：Nikon P950
* 随意拍：Nikon D7000 + Sigma 8-16 + Nikon 18-300 + Nikon 35 f1.8
* 8K全景录影：Qoocam 8K
* 16K全景摄影：Xphase Pro S
技巧解说及心得分享：
日环蚀拍摄共得 3868 张 DNG 原始档，因种种因素每张的太阳都不在定点，
因过程调整赤道仪与脚架，月球进出的角度也不固定。如果直接硬叠起来就是
开头稳定前的连结那样。
试了好多方法，但是现有稳定化与自动对准软体遇到这次日环蚀照片通通破功，
原因是背景是几乎全黑的，背景没有任何跨所有照片的固定细节可以让软体抓，
而前景太阳也因为日蚀的关系每张图的太阳的形状都不固定，
太阳本身也没有高对比的固定细节可以抓 (除非用很贵的窄频 Ha 滤镜)。
要将所有照片稳定化可分为两个工作：
1. 固定太阳的位置 (找出太阳的中心座标)
原始彩色图 -> 灰阶 -> 黑白(临界值25) -> A
制作大小与太阳一样大，宽度 50 的黑白遮罩 -> B
分别将 A 与 B 做傅立叶转换後在频域相乘後再将结果做逆傅立叶转换即为卷积 -> C
取 C 图中亮度最大的座标即为太阳中心座标
几个例子计算结果：
https://i.imgur.com/IufL1Lj.jpg
2. 固定月亮进出的角度 (找出月亮的中心座标)
将太阳置中後 -> 灰阶 -> 黑白(Otsu演算法) -> A
制作大小与月亮一样大的黑白圆盘遮罩 -> B
一样用傅立叶转换计算 A 与 B 的卷积 -> C
取 C 途中亮度最小，且最接近太阳中心的座标即为月亮中心座标
同样几个例子的计算结果：
https://i.imgur.com/k94dy4B.jpg
程式中心侦测结果，红圈为太阳，绿圈为月亮：
https://i.imgur.com/NjU8i99.jpg
两个关键座标找出来後，即可全部调整到同一个位置与角度：
https://i.imgur.com/IOidzcU.jpg
== 程式下载 ==
开放原始码与英文使用说明：
https://github.com/hotdogee/solar-eclipse-timelapse-aligner
EXE下载：
https://github.com/hotdogee/solar-eclipse-timelapse-aligner/releases/download/
v1.0/solar-eclipse-timelapse-aligner-v1.0-windows-x64.zip
缩：
https://bit.ly/3eiVabp
范例输入图档下载：
https://drive.google.com/file/d/10VEHLhs8JEQbKvKjmRGHTbSi0DoADwVS/
简易中文使用说明：
1. 把JPG图片复制到一个新的资料夹作为输入资料夹 (例如 D:\jpg)，
用自己的图档前建议先用以上范例输入图档试跑看看。DNG图请先输出为JPG。
2. 挑一张太阳最完整的图，给程式自动侦测太阳半径使用 (例如 D:\jpg\DSCN3815.jpg)
指令：eclipse-aligner.exe --input=D:\jpg --sun=D:\jpg\DSCN3815.jpg
若没有完整太阳的图，或是自动侦测结果不够精准，可以手动给半径 (1210像素)：
指令：eclipse-aligner.exe --input=D:\jpg --sun_radius=1210
3. 执行完成後会产生三个新资料夹与一个JSON档。
jpg-output：太阳置中後的结果图。
jpg-circled：原始图加上侦测到的圈圈，用来判断侦测结果好坏，与参数调整用。
jpg-sun-binary：黑白照片，如果太阳边缘毛毛的或不够清晰，
可以增减参数 --sun_threshold=25 预设为25，高於此灰阶亮度为白色。
circles_data.json：包含侦测到的太阳座标资料。
4. 如果置中後，月亮的进入的角度也不够稳，可以启用角度修正功能
指令：eclipse-aligner.exe --input=D:\jpg --sun=D:\jpg\DSCN3815.jpg
--fix_angle=17 --moon_radius_mod=-24
--fix_angle=17 会把角度修正为17度
--moon_radius_mod=-24 表示月亮半径比太阳小24像素
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※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/DSLR/M.1593982188.A.842.html
※ 编辑: hotdogee (140.112.93.11 台湾), 07/06/2020 04:53:00
1F：推 seth5421: 头推 07/06 05:00
※ 编辑: hotdogee (140.112.93.11 台湾), 07/06/2020 05:09:50
2F：推 antitank: 高手 07/06 07:16
3F：推 changmada: 大神！作品真是完美 07/06 07:45
4F：推 AzureSoul: 看到傅立叶转换我就跪了 07/06 07:58
5F：推 Lian949: 已跪 07/06 07:59
6F：推 carl3104: 该快推不然网友以为我看不懂 07/06 08:46
7F：推 zaqwer: 这里不是DSLR板吗？为什麽我都看不懂？！ 07/06 08:52
8F：推 lvlvlv2g: 傅立叶到底是谁啊啊啊啊啊啊啊啊（崩溃 07/06 08:55
9F：推 carl3104: 楼上 我记得是某个风景摄影大师吧 07/06 09:16
10F：推 soarling: 不罗嗦 看到FT就推 07/06 09:24
11F：推 notsmall: 原来是影像处理大师啊 07/06 09:29
12F：推 zebirlin: 太强 已跪 07/06 09:32
13F：推 Rogozov: 看到摄影版出现傅立叶转换真的是只能跪了 07/06 09:33
14F：推 AnewMitch: 跪了 07/06 09:36
15F：推 x81089130: 推 07/06 09:36
16F：推 hchen18: 第一次在摄影版看不懂文章XDD 07/06 09:44
17F：推 DaJoJo: 强 07/06 10:01
18F：推 Wangdy: 快推不然别人因为我看不懂 07/06 10:20
19F：推 shachitw: 太神啦 07/06 10:22
20F：推 Jokering5566: 科学精神 给推 07/06 10:25
21F：推 taleschia: 我妈问我为什麽大中午要跪柏油地面... 07/06 10:31
22F：推 penguin0172: 想请问原po将两张相片做convolution可以得到中心座标 07/06 10:32
23F：→ penguin0172: 的原理是什麽?谢谢 07/06 10:32
24F：推 meimeiamy: 我妈问我为什麽跪着看手机 07/06 10:39
25F：推 eiki787: 傅立叶转换 早就忘光光的东西 07/06 10:46
26F：推 haze: 好强!!! 07/06 10:53
27F：推 enderboy7652: 强 07/06 10:58
28F：推 briantw: 推，这我跪了... 07/06 11:00
29F：推 yen0619: 跪了 07/06 11:08
30F：推 blessme: 下次有人说学数学没用我就拿这篇打脸他 07/06 11:10
31F：推 louis2333: 有没有人支援一下白话文.. 07/06 11:11
32F：推 XiaoSung: ？？？？？先跪了 07/06 11:20
33F：推 octboy1978: 不懂……快推 07/06 11:28
34F：推 GohHiong: 我记得明明学过傅立叶可是看不懂这篇XD 真的太神了! 07/06 11:32
35F：推 pupuliao: 我的理解是 因为每一张照片的中心点会有所偏差 07/06 11:33
36F：→ pupuliao: 所以要透过找出太阳中心 重新调整每一张照片 07/06 11:34
37F：推 cowboy17935: 看不懂 只好推了 07/06 11:34
38F：推 kblover: 超神~ 07/06 11:34
39F：→ pupuliao: 那这样说天文台的设备应该可以抵销这类误差 07/06 11:35
40F：推 SonyA7RIII: 您是神 07/06 11:38
41F：推 st210113: 我以为走错版了 原PO太强大啦 07/06 11:39
42F：推 ceoper256: 22楼：把convolution想像成两个函数的空间乘积的话 07/06 11:41
43F：→ ceoper256: 就可以把卷积结果当成「遮罩与太阳轮廓重叠面积最大」 07/06 11:43
44F：→ ceoper256: 的位置，因为是圆形所以这位置就是太阳圆心，大概吧 07/06 11:45
45F：→ ceoper256: 低智商文组建构式理解勿呛QQ 有请高手说明实际的计算 07/06 11:46
感谢帮忙说明，我也试试补充说明，以本文太阳版用法来说，请看文内附图辅助，
A 图解析度为 4,608 x 3,456 = 15,925,248 像素，这是 P950 的解析度 16M。
B 图(遮罩)解析度为 2,423 x 2,423，因为这是我拍到的太阳的大小。
A 与 B 图皆为黑白，来想像卷积计算：
* 对 A 图内每一个像素做以下运算，有 15,925,248 个像素，所以要做 15,925,248 次：
* 把 B 图(遮罩)中心对齐叠在该 A 图像素後，
计算 A,B 两图相叠的地方，颜色都是白色的像素位置有几个。
因此可以想像当上述遮罩中心跑到 A 图太阳中心时，A,B 两图都是白色的数量会最大化，
也可以想像当遮罩中心从太阳中心往上下左右任何一方向移动後，
A,B 两图都是白色的数量都会下降，
所以取卷积结果内，数字最大的座标即为太阳中心座标。
由此可知本法要能正确找到太阳中心座标的关键在於遮罩的设计，
与太阳能否很乾净地从背景分离出来，
遮罩的大小一定要刚好符合你所拍到的太阳的大小，遮罩太大或太小都会造成
卷积结果有多个座标都是最大值，而造成选择困难的误差。
如果太阳边界不够乾净，例如有光晕，可能需要多尝试几个转黑白的临界值，
直到找到乾净的黑白太阳边界，程式才会准。
* 额外说明：
直接计算这个卷积共需要做：
4,608 x 3,456 x 2,423 x 2,423 = 93,496,000,315,392 个乘法与
几乎一样多个加法运算，如果简单用一个时脉一个运算来看，
5GHz 的 CPU 也要花 93,496,000,315,392 / 5,000,000,000 = 18,699 秒
约 5.2 小时才算的完，而本篇每张图都用了两次卷积，
一张图要花上半天是无法接受的。
但若使用傅立叶转换法，只要 2~3 秒即可完成。
推
rinkai: 楼上土木巨巨大大大说自己文组那我们乾脆ryyyyyy 07/06 11:59
46F：推 m18680768: 好猛! 07/06 12:40
47F：推 john801110: 所以这个程式是大大自己设计的？能出下载版吗XDD我极 07/06 12:42
48F：→ john801110: 轴没对准也是慢慢偏移 07/06 12:42
49F：推 diablohinet: 超强...已跪 07/06 12:59
50F：推 godchildtw: 还以为有EXE可以用了，2300多张手动一张一张调， 07/06 13:01
51F：→ godchildtw: 剩下200张就调完了。 07/06 13:01
52F：推 jeffc815731: 好强 最後几乎是教科书级的照片 07/06 13:53
53F：推 tom2541c2: 我妈叫我不要再跪着滑手机了 07/06 14:18
54F：推 Epsilon: 强！要不要考虑释出原始码或可执行档让其他人下载？ 07/06 15:50
55F：推 andy3020: 学生时期没搞懂过傅立叶........太猛 07/06 15:53
56F：推 pirrysal: 太神啦! 07/06 16:01
57F：推 erig25: autocorrelation? 07/06 16:23
58F：推 rainxo6p: …是神 07/06 16:27
59F：推 IslandHeart: 这可以写论文了XD 07/06 16:57
60F：推 windblood: 先跪在说... 07/06 17:07
61F：推 leion237: 推推推，我日环蚀是手动追日五分钟拍一张，再土法炼钢用 07/06 17:23
62F：→ leion237: PS图层去对齐超花时间XD 原PO实在是实作高手 07/06 17:24
看来也有几位版友有类似的需求，我正在整理一个比较能看的版本并会释出原始码，
目前的状况是参数是写死在程式内，我觉得至少还需要再写一个文字介面，
也要写一下使用说明，并打包成 EXE 给没有安装过 Python 执行环境的人使用，
这些工作还需要花一点时间，如果没有花太久会直接更新在本篇~
63F：推 janghow: 太强大了 07/06 17:30
64F：推 Kln: 跪得我膝盖好痛 07/06 17:55
65F：推 HsuHsiangYun: 看不懂XDD 07/06 18:14
66F：推 newsbow: 跪 07/06 18:53
67F：推 SDGGF: 这光看懂就够我头昏，佩服大大的实作精神 07/06 19:35
68F：推 Chdolodocha: 看不懂 跪 07/06 19:38
69F：推 mjrt: 你的海堤全景照片竟然录到我在收东西… 07/06 19:42
70F：推 robin80829: 太猛了！推 07/06 20:02
※ 编辑: hotdogee (140.112.93.11 台湾), 07/06/2020 20:22:52
71F：推 ray6031515: 赞 完全看不懂哈哈哈 07/06 20:39
※ 编辑: hotdogee (140.112.93.11 台湾), 07/06/2020 21:20:15
72F：推 bluefancy: 道具太专业 07/06 21:32
73F：推 ferrinatice: 我以前学傅立叶只会时域转频域，看不懂为何这样可以 07/06 21:53
74F：→ ferrinatice: 降低运算量耶，是否能补充说明 07/06 21:53
如果输入影像大小为为 M x N，遮罩大小为 m x n
直接计算卷积的计算复杂度为 O(MNmn)
傅立叶法的计算复杂度为 O(MNlog(MN))
主因在於时域下的卷积等於频域下的相乘；频域下的卷积等於时域下的相乘这个理论。
如果有够快的傅立叶算法，频域下只要处理 MN 个复数乘法，
相较於时域下 MNmn 个实数乘法。
配合 FFT (Fast Fourier transform) 演算法的发明，
让离散傅立叶转换的计算复杂度得以接近理论最小值 O(NlogN)。
实务上当你的输入与遮罩大小比较小时，例如教科书上常见的 3x3 或 5x5 时，
用傅立叶法反而会比较慢。
75F：→ hotdogee: 其实是道具、经验、技术都不足，只会靠後制qq 07/06 21:56
76F：推 Kln: 原po的解释很清楚，很清楚地让我明白，我真的完全听不懂XDDD 07/06 22:53
※ 编辑: hotdogee (140.112.93.11 台湾), 07/06/2020 23:19:29
77F：推 mikechang: 推！ 07/06 23:21
78F：推 chen841115: 跪了 07/06 23:32
79F：推 ahaw99: 对不起 我没有资格拿相机 07/06 23:46
※ 编辑: hotdogee (140.112.93.11 台湾), 07/06/2020 23:49:31
80F：推 cutebowbe: 我以为我走错版了 路过抱歉 07/07 01:24
81F：→ cutebowbe: 第一次逛完DSLR版不是去google设备规格，而是去google 07/07 01:25
82F：→ cutebowbe: 数学名词XDDD 07/07 01:25
83F：推 alan773421: 谁说数学没用 07/07 10:16
84F：推 pupuliao: 研究所做影像分析的路过 好强 我只看懂 最前面的方法 07/07 11:23
85F：→ pupuliao: 傅立叶转换我不会 不过 第一种方法 实际运算量不会那麽 07/07 11:23
86F：→ pupuliao: 大 因为 每次运算实际上 只有B框的 最外一圈会改变 07/07 11:25
87F：→ pupuliao: 痾 好像不太对 算了XD 毕业太久了 07/07 11:26
88F：推 kblover: 工数有教啦 简单讲就是透过时频转换後结果相同 07/07 11:57
89F：推 kblover: 但是在频域做速度快 做完再把结果转回时域 07/07 11:58
90F：→ kblover: 不过好像不是每个系所都有教到这段XD 07/07 11:58
91F：→ kblover: 我自己要不是看这段也都忘得差不多了XDDD 07/07 11:58
92F：→ kblover: 我没记错的话是这样啦 记错就...请帮补充 07/07 11:59
93F：推 ttamura: 推 傅立叶转换也能用在影像监识领域！ 07/07 21:09
94F：推 DrFuck: 不明觉厉.......。 07/07 21:19
95F：推 wbenjin: 我觉得你直接在空间域convolution会比较快，毕竟pixel没 07/07 23:38
96F：→ wbenjin: 很多 07/07 23:38
97F：→ wbenjin: 喔你的kernel很大，那应该是转到频域比较快，没事 07/07 23:39
98F：推 canandmap: 强 07/08 00:52
99F：推 molk: 哇呜… 07/08 10:43
100F：推 rgbff: 同事问我为什麽跪着看PTT，还有傅先生是谁 07/08 12:57
101F：推 runJ13: 推，最後一张好像我以前色彩学的作业 07/08 21:39
102F：推 crayon3shawn: 推推 虽然看不懂 07/10 13:55
已於文末补上程式下载位址与简易使用说明罗，如果使用上有问题欢迎提问~
※ 编辑: hotdogee (140.112.93.11 台湾), 07/11/2020 01:03:16
※ 编辑: hotdogee (140.112.93.11 台湾), 07/11/2020 03:26:25
103F：推 capri75: 推 虽然完全看不懂 Orz 08/04 19:32
104F：推 LzHH: 先跪 08/06 10:37