Die astronomische Bildverarbeitung ist eine Methode zum Bereinigen von Bildern, die von Weltraumteleskopen aufgenommen wurden, oder zum Hervorheben von Elementen der Bilder, damit bestimmte stellare Merkmale stärker hervortreten. Die Bildverarbeitungstechnologie umfasst dazu sowohl Filter als auch andere integrierte Teleskoptechnologie, die als Bildvorverarbeitung bekannt ist, und arbeitet anschließend mit Software an den Bildern, um die Auflösung von Objekten im Raum zu erhöhen und andere Aspekte des Bildes zu schärfen. Während die Bildbearbeitung je nach Forschungsschwerpunkt und gewünschtem Endergebnis des Bildes variiert, umfassen die Techniken mehrere Standardansätze.
Die routinemäßige astronomische Bildverarbeitung umfasst zunächst eine Reihe grundlegender Schritte. Bildkalibrierung, Ausrichtung und Rauschunterdrückung sind für viele Arten von astronomischen Bildern wichtig. Die Kalibrierung erfordert das Entfernen unerwünschter Daten- oder Signalaufzeichnungen aus Bildern, während sie aufgenommen werden, damit das, was untersucht wird, klarer aufgezeichnet werden kann.
Das Ausrichten und Stapeln von Bildern übereinander mit Software unter Verwendung fester Referenzpunkte kann verwendet werden, um die Qualität und Dichte der Bilddaten zu erhöhen. Dabei handelt es sich um Verfahren wie die Drizzle-Technik der US-amerikanischen National Aeronautics and Space Administration (NASA), die mit Bildern des Weltraumteleskops Hubble arbeitet. Die Drizzle-Technik schärft Bilder, indem mehrere Samples übereinander gestapelt werden, um eine Auflösung mit einer Pixeldichte zu erzielen, die höher ist als bei jedem einzelnen Bild allein.
Bildverarbeitungsalgorithmen in Software erleichtern auch die Rauschunterdrückung. Weltraumbasierte Bilder können zufälliges Rauschen durch Strahlungseffekte oder Lichtreflexionen von der Erde aufweisen, und es werden verschiedene Methoden verwendet, um dies herauszufiltern. Eine Tiefpassmethode reduziert hochfrequentes Rauschen, wobei die Kantenglättung Aberrationen in einem Bild eliminiert, die wie die Kanten von Objekten aussehen, aber in Wirklichkeit nur Verzerrungen sind.
Die meisten astronomischen Fotos werden in einer Reihe von Grautönen mit einem Charge Coupled Device (CCD) aufgenommen, das jedoch in das Bild eingebettete Farbdaten enthält. Dies erfordert die Notwendigkeit eines astronomischen Bildverarbeitungsmechanismus, um das Bild auf einen interessierenden Bereich zu fokussieren. Bildvisualisierungstechniken tun dies, indem sie eine Vielzahl von Filtern verwenden, um bestimmte Bereiche eines Bildes hervorzuheben und andere zu minimieren. Dazu gehören das Ändern solcher Elemente in einem Bild, wie seiner Luminanzqualitäten, sowie Filter für die Primärfarben von rotem, grünem und blauem Licht, für Wasserstoffgaseffekte im Weltraum und mehr.
Die von der astronomischen Bildverarbeitung verwendete Bildfilterung ist auf bestimmte Lichtwellenlängen abgestimmt und in der Regel breitbandig oder schmalbandig ausgelegt. Breitbandfilter ermöglichen die Aufzeichnung vieler Lichtwellenlängen, wie zum Beispiel alle Variationen einer Farbe von Rot im sichtbaren Spektrum. Ein schmalbandiger Filter blockiert alles Licht mit Ausnahme des Lichts einer normalerweise charakteristischen Wellenlänge, das bis auf wenige Nanometer oder milliardstel Meter heruntergefiltert wird. Bei der Untersuchung verschiedener Weltraumregionen wie Galaxien wird ein Breitbandfilter gewählt, während bestimmte stellare Objekte wie Planeten, Sterne oder Asteroiden stattdessen im Fokus eines bestimmten Schmalbandfilters stehen können.
Viele Fotos von Objekten im Weltraum wurden stark bearbeitet, bevor sie nach der astronomischen Bildbearbeitung für die Medien freigegeben wurden. Da die astronomische Forschung im Detail mit Graustufenbildern arbeitet, wird im Nachhinein eine farbgetreue Darstellung der Raumregion konstruiert, indem mithilfe von Softwaretools Farben basierend auf den Wellenlängen des Lichts im Bild zugewiesen werden. Außerdem können öffentliche Bilder häufig aus falschen Farben bestehen, die aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt werden, die Ästhetik oder Schärfe von Objekten im Bild zu verbessern.