Anleitung zur Astrofotografie mit Lucky Imaging

Für die Fotografie von Mond, Sonne und Planeten hat sich seit den 90er Jahren eine Technik etabliert, die als Lucky Imaging bezeichnet wird. Am Anfang steht zunächst einmal die Beobachtung, dass das Seeing auf ein Objekt aufgrund von Luftturbulenzen in der Atmosphäre immer eine Momentaufnahme darstellt. Wenn man also eine große Sequenz von Fotos schießt, so sind für einzelne Bereiche des Objekts immer wieder scharfe Einzelfotos dabei. Diese muss eine geeignete Software nach Festlegens eines Rasters über dem Objekt nur noch identifizieren und stapeln ("stacken"). Anschließend werden die Einzelbilder des Rasters wieder zusammengesetzt. Das gestackte Bild lässt sich dann mit geeigneten Algorithmen nachschärfen und final nachbearbeiten.

Vom Originalfoto zum Endergebnis (Illustration)

Eins der Einzelbilder aus einer Filmsequenz mit 68s Länge (Bildrate ist 30). Insgesamt stehen also ungefähr 2000 Bilder zur Verfügung.

Das Ergebnis des Stacking-Prozesses mit Autostakkert!. Verwendet wurden 50% der Frames bei 18 Alignment Points.

Nachschärfen mit dem Gauß-Wavelet-Algorithmus von Registax 6 fördert die Details im Bild zu Tage.

Zum Schluss erfolgt die Nachbearbeitung mit DxO Optics Pro.

Schritt 1: Objekt einstellen und fokussieren

Im Gegensatz zur Deep Sky-Fotografie benötigt man bei Mond, Sonne und Planeten keine Goto-Funktion, da die helleren Planeten und Mond oder Sonne nicht erst lange gesucht werden müssen. Die Nachführung der Montierung muss natürlich eingeschaltet sein. Meine EQ6-Montierung bietet im Tracking-Modus drei verschiedene Tracking-Geschwindigkeiten: Sidereal Rate (für Planeten), Lunar Rate (für Mond) und Solar Rate (für Sonne).

Für Panoramaaufnahmen von Mond oder Sonne empfiehlt es sich, Fokalaufnahmen zu machen. Für Detailaufnahmen von Mond- oder Sonnenoberfläche und für Planetenfotografie benutze ich meinen Okularprojektionsadapter. Dabei habe ich die Erfahrung gemacht, dass selbst mit meinem 10-Zöller für das Okular mit der kleinsten Okularbrennweite (in meinem Fall 6mm) die Lichtstärke nicht ausreicht, um eine gute Aufnahmequalität zu gewährleisten. Mit einer mittleren Okularbrennweite (9mm) erreiche ich einen besseren Kompromiss zwischen Vergrößerung einerseits und Lichtstärke andererseits. Eine bessere Kamera als meine Canon EOS 60D bietet hier sicher noch Optimierungspotential, um auch kürzere Okularbrennweiten zu verwenden.

Für den optimalen Fokus gilt: Das Bild lange anschauen, z.B. auf dem Display der Kamera. Seeingeinflüsse variieren mit der Zeit, und das menschliche Auge ist recht geübt darin, scharfe Momente im Flimmern der Atmosphäre wahrzunehmen.

Schritt 2: Film aufnehmen

Ich nehme immer mehrere Filme mit leicht unterschiedlichem Fokus auf. Die Aufnahmedauer ist natürlich abhängig von der Bildrate der Kamera. 2000 Frames sollten schon ungefähr aufgenommen werden, damit man beim Stacken und Nachschärfen eine gute Statistik hat. Bei meiner Kamera mit Bildrate 30 mache ich also Filme von mindestens einer Minute Dauer.

Die ISO-Zahl sollte so gewählt werden, dass das Bild gut ausgeleuchtet ist. Eine möglichst kurze Belichtungszeit pro Bild ist zwar wünschenswert, damit "scharfe Momente" beim Blick durch die Atmosphäre auch festgehalten werden können, aber dies geschieht um den Preis einer höheren ISO-Zahl und damit stärkerem Rauschen des Bildsensors. Hier bin ich selbst noch am experimentieren, habe aber die Erfahrung gemacht, dass durch die Bildrate von 30 die längstmögliche Belichtungszeit mit 1/30s auch noch ausreicht, um am Ende passable Bilder zu erzeugen. Für den ersten Versuch kann man also die längstmögliche Belichtungszeit (die durch die Bildrate vorgegeben ist) wählen, und anschließend die ISO-Zahl entsprechend anpassen.

Schritt 3: Stacken

Zum Stacken der Bilder verwende ich Autostakkert!. Die Software ist außerordentlich komfortabel, wenn man sich etwas damit beschäftigt hat. Im Internet findet man ausführliche Tutorials (z.B. als Youtube-Videos), weswegen ich hier nur auf die wesentlichen Schritte in der Bearbeitung eingehe:

  1. Öffnen des Bildes: [1) Open]. Nun muss man auswählen, ob man eine Planetenaufnahme (Planet) oder eine Oberflächenaufnahme (Surface) stacken möchte. Bei der Surface-Option muss per Shift+Click auf dem zweiten Fenster noch ein gut erkennbares Feature (z.B. ein Mondkrater) als Stabilization Anchor ausgewählt werden.
  2. Bildanalyse: [2) Analyze]. Die Software analysiert die Einzelbilder der Filmsequenz und gibt das Ergebnis in einem Quality Graph wieder. Die Interpretation des Graphen ist nicht ganz einfach. Faustregel: Verwende beim Stacken alle Bilder mit Qualität besser als 50%. Insgesamt sollte man aber schon mindestens ~1000 Einzelframes stacken. 
  3. Stacken: [3) Stack]. Wurde das Bild analysiert, wechselt man zunächst auf das zweite Fenster und legt ein Grid von Alignment Points (APs) über das Objekt. Hier gilt: Die Größe der einzelnen Segmente nicht zu klein wählen! Für Planeten reichen z.B. 10-20 APs (bei Jupiter manuell auch den Monden jeweils einen AP zuordnen). Unter "Frame percentage to stack" gibt man dann an, wieviel Prozent der Bilder gestackt werden sollen. Hier sind bis zu vier verschiedene Eingaben möglich, was dann auch zu bis zu vier einzelnen Stacking-Durchläufen führt.

Ist der Algorithmus durchgelaufen, erzeugt Autostakkert! pro Durchlauf zwei Files, einen Roh-Output und ein geschärftes Bild (letzteres nur, falls die Option "Sharpened" ausgewählt wurde) in einem Folder AS_PXX, wobei XX der ausgewählten Prozentzahl entspricht. Ich arbeite mit dem Rohbild weiter, weil das geschärfte Bild soll eigentlich nur dazu dienen soll, schnell zu einer Einschätzung über die Güte des Ergebnisses zu kommen.

Hauptfenster von Autostakkert! mit den 3 Kontroll-Buttons und dem Quality Graph als Ergebnis der Bildanalyse.

Auf dem zweiten Fenster wird das Grid von Alignment-Points festgelegt.

Schritt 4: Nachschärfen

Zum Nachschärfen meiner Bilder verwende ich die Freeware RegiStax. Das Programm kann mehr, aber ich verwende ausschließlich den Reiter "Wavelet", der eine Funktionalität bietet, das Bild mit einer sechsstufigen Gauß-Pyramide zu filtern. Man muss ein wenig mit den Schiebern und Einstellungen für "Sharpen" und "Denoise" herumspielen, um ein gutes Ergebnis zu erzielen. Der Screenshot zeigt eine typische Einstellung. Grundsätzlich ist die Einstellung aber so vorzunehmen, dass die Stärke der Filterung mit steigendem Layer abnehmen sollte. 

Schritt 5: Nachbearbeitung

Mit einem Standard-Fotobearbeitungsprogramm kann man nun dem Bild den letzten Schliff geben. Ich verwende wie bei den Deep Sky-Fotos DxO Optics Pro 11.