우주망원경이 촬영한 경이로운 이미지를 구현하려면 복잡하고 정교한 이미지 처리 파이프라인이 필요합니다. 관측소와 미션마다 처리 방식에는 차이가 있지만, 일반적인 6단계 워크플로우는 원시 데이터 보정, 노이즈 제거, 이미지 적층 및 모자이크화, 기하학적 왜곡 보정, 색상 할당, 최종 이미지 향상 과정을 포함합니다. 아래에서는 허블이나 제임스 웹 우주망원경 등에서 사용되는 전문 기술을 바탕으로 각 단계를 설명합니다.
1. 원시 데이터 보정
이미지 처리는 다양한 파장 또는 필터로 촬영된 원시 노출 이미지(FITS 형식)를 보정하는 것으로 시작됩니다. 보정 과정에서는 바이어스, 암전류, 플랫 필드 같은 기기 특성을 수정하여 빛의 측정값을 정확하게 만듭니다. 이 단계는 이후 처리와 과학적 분석을 위한 기초 작업입니다.
2. 노이즈 및 아티팩트 제거
보정이 끝난 후에는 이미지에 포함된 아티팩트를 제거하는 것이 중요합니다. 일반적인 문제로는 우주선 충돌 흔적, 핫 픽셀, 기기 노이즈 등이 있으며, 이러한 결함은 알고리즘을 통해 식별 및 제거되어 최종 이미지의 품질을 유지합니다.
3. 이미지 적층 및 모자이크화
동일한 대상에 대해 여러 번 촬영된 이미지들은 적층(Stacking) 과정을 통해 신호 대 잡음 비율을 높이고 선명도를 향상시킵니다. 또한 단일 시야각을 초과하는 넓은 영역을 촬영한 경우, 각각의 이미지를 연결해 모자이크로 통합합니다.
4. 기하학적 보정 및 드리즐링
우주망원경은 촬영 중 미세한 이동이나 왜곡을 유발할 수 있습니다. 드리즐(Drizzle) 기법은 이러한 기하학적 왜곡을 보정하면서 해상도와 밝기 정확도를 유지합니다. 특히 드리즐은 샘플링이 부족하거나 딧터링(dithering)된 데이터를 효과적으로 병합하는 데 유용합니다.
5. 색상 할당 및 합성 이미지 생성
이제 각 필터로 촬영된 흑백 이미지에 색상을 할당하고 이를 조합하여 컬러 합성 이미지를 만듭니다. 각 필터는 특정 파장대를 나타내며, 이들을 합쳐 만든 컬러 이미지는 성운의 구조, 별 형성 영역, 먼지 분포 등의 물리적 특성을 시각적으로 강조합니다.
6. 최종 이미지 향상
마지막 단계에서는 명암, 밝기, 색 균형 등을 조정하여 이미지의 시각적 명료도를 높이고 과학적 디테일을 강조합니다. 필요 시 샤프닝, 톤 조정 등 후처리를 통해 발표용 또는 대중 공개용 품질로 완성합니다.
결론
보정, 노이즈 제거, 적층/모자이크, 왜곡 보정(예: 드리즐), 색상 합성, 향상이라는 6단계 워크플로우는 우주망원경 이미지 처리의 핵심입니다. 각 단계는 원시 과학 데이터를 시각적으로 풍부하고 과학적으로 의미 있는 이미지로 전환하는 데 필수적인 과정이며, 정밀성과 미적 감각의 균형을 필요로 합니다.