DeNoise AI, reducción de ruido con inteligencia artificial

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Los nuevos programas con inteligencia artificial vienen para quedarse y nos ofrecen nuevas oportunidades para mejorar la reducción de ruido en nuestras astrofotografías planetarias. Las herramientas a las que se aplican esta disciplina informática permiten obtener resultados sorprendentes que no pueden conseguirse con procesados clásicos.

En esta guía vamos a tratar la reducción de ruido de la mano de la inteligencia artificial, los resultados que vamos apreciar ponen de manifestó el magnífico algoritmo que diluye el ruido y mejora el detalle en la imagen. Sigue nuestra guía y descubre como hacerlo…

reducción de ruido inteligencia artificial

Ruido en astrofotografía planetaria

Cuando capturamos los planetas de nuestro Sistema Solar, debemos aprender a convivir con el ruido generado por nuestros sensores digitales. Para conseguir buenos resultados es indispensable utilizar sensores de pequeño tamaño con pixeles lo más pequeños posibles. Esta configuración de sensores genera mucha cantidad de ruido.

SNR (signal to noise ratio)

Para entender la relación que existe entre el tamaño del pixel y el ruido asociado, debemos imaginar que son como cubos de luz. Cuando los fotones llegan al sensor, el área que ocupa cada pixel recoge la cantidad de luz delimitada por dicha área. Esto significa que cuanto mayor es el pixel, mayor cantidad de señal luminosa obtendremos en relación a un pixel de menor área. Sin embargo, el ruido electrónico generado por los elementos semiconductors de ambos pixeles será similar. Esta relación se llama SNR (relación señal/ruido).

Ruido térmico

Se produce por el movimiento aleatorio de los electrones presentes en el material conductor del sensor. Aumenta proporcionalmente con la temperatura absoluta y se considera ruido blanco porque su densidad espectral tiene una potencia plana. Se puede controlar mediante elementos externos que refrigeran el sensor.

En astrofotografía planetaria, el ruido no es tan importante como en cielo profundo. Esto es debido a que las exposiciones que realizamos son normalmente del orden de pocos milisegundos por lo que el sensor no sufre un calentamiento excesivo. De todas formas, se obtiene una mejora del SNR de las capturas. En nuestro caso realizamos una refrigeración DIY de la cámara ZWO ASI290MM.

Cámara modificada con célula Peltier

Ruido de lectura

Introducido durante la conversión analógico-digital de los niveles de voltaje presentes en los pixeles y que además se suma el preamplificador aportando más ruido. Las nuevas generaciones de CMOS disponen de tecnologías que lo reducen en gran medida. Para distinguir su aportación, deberíamos enfriar el sensor lo suficiente para que desaparezca el térmico y realizar capturas con mínima exposición/máxima ganancia posible.

La imagen muestra un único frame de la grabación destinada a Marte para utilizar como toma oscura. Se observa que el ruido es notorio por toda la imagen, al generar un master dark de dicha grabación podemos reducir la aportación de ruido en dicha sesión de astrofotografía planetaria.

Dark frame procedente de CCD ICX618

¿Qué es la inteligencia artificial?

Campo científico relacionado con la informática de programación que busca diseñar algoritmos con comportamientos supuestamente inteligentes. Desde el punto de vista de la reducción de ruido, la AI pretende analizar nuestra imagen y procesarla como si se tratara de un proceso llevado a cabo por humanos aplicando herramientas basadas en la inteligencia adquirida por el conocimiento.

Existen diferentes niveles de inteligencia artificial donde el tipo más básico sería máquinas que toman decisiones en base a los estímulos entrantes (sensores) hasta los niveles más avanzados donde la lógica es capaz de tener en cuenta eventos pasados y cambiar su comportamiento e incluso tener conciencia y aprendizaje.

Sin duda es una tecnología que cada vez está más disponible en diferentes ámbitos y que mejorara en gran medida nuestras vidas. En el ámbito del procesado, promete nuevos resultados y una nueva generación de software revolucionarios.

Reducción de ruido en astrofotografía planetaria

Ya hemos hablado del ruido que se introduce en nuestra grabación planetaria por los procesos térmicos y electrónicos. Sabemos que existen formas para controlar este ruido mediante tomas de calibración. Por otro lado, cuando se realiza el procesado de nuestra imagen apilada, aparece otro tipo de ruido asociado a las transformaciones matemáticas que sufre nuestra captura.

reducción de ruido on reducción de ruido off

Comparativa reducción de ruido AI

Hasta ahora solo disponíamos de herramientas de procesado con algoritmos de reducción de ruido basados en procesos matemáticos clásicos (wavelet y Fourier entre otros). Con la introducción de herramientas con inteligencia artificial, vamos a descubrir nuevos resultados donde aparecerán detalles que parecían invisibles.

¿Por qué utilizar Topaz Labs DeNoise AI?

Se trata de un software muy potente y fácil de utilizar desarrollado por Topaz Labs y que tiene amplia experiencia en el uso de inteligencia artificial para el procesado de imagen. Es un programa muy intuitivo y con muy pocos parámetros de ajuste, esto es debido a que su funcionamiento se basa en su algoritmo AI y no en el criterio del usuario.

DeNoise AI no es un software gratuito, si bien puedes disponer de una versión de prueba por 30 días, en esta guía hemos utilizado dicha versión ya que dispone de todas las herramientas del mismo modo.

Este software debe utilizarse como complemento del software de procesado. DeNoise AI se encarga del post-procesado del ruido y además podrás obtener un extra de detalle. Así que no dudes en descargar la versión de prueba para averiguar si mejora tus astrofotografías planetarias.

Prueba DeNoise AI

topaz labs denoise ai

Tutorial DeNoise AI

Vamos a explicar cómo utilizar Denoise AI y así sacar el máximo rendimiento a las herramientas de inteligencia artificial. Como vas a ver se trata de un programa muy intuitivo, tiene pocos controles ya que basa su funcionamiento en el algoritmo AI. La siguiente captura muestra la ventana del software y los paneles de control.

Navega por la imagen y descubre DeNoise AI

denoise ai panel de control

Comparativa resultados

DeNoise AI dispone de dos formas con las que comparar el resultado con su original. La barra deslizante en sin duda una forma muy cómoda de percibir los pequeños detalles.

Área de navegación

Te muestra la imagen cargada y permite aplicar zoom. Al desplazarte en la ventana de procesado, el navegador te indica que región está visualizando.

Funciones de procesado

Encontraras todas las herramientas para aplicar el algoritmo de inteligencia artificial. Por una parte dispones de un tratamiento del brillo para que al procesar la imagen pierda información de histograma. Por otra parte tienes los parámetros de AI, donde podemos reducir el ruido (remove noise), afilar los detalles (enhance sharpness) o recuperar detalles por sobre procesado (recover details). Todas estas opciones se deben probar de distintas formas para encontrar el resultado obtenido.