Svenesis Satellite Trail Cleaner

Version 1.0.0 – GPL-3.0-or-later

Der Satellite Trail Cleaner erkennt und entfernt lineare Satelliten- oder Flugzeugspuren aus einzelnen Astrofoto-Subexposures vor dem Stacking. Im Gegensatz zur Standard-Sigma-Clipping-Rejection in Siril – die mindestens 8 Frames für zuverlässige Ergebnisse benötigt – reinigt dieses Tool betroffene Frames einzeln. Damit ist es ideal für kurze Sequenzen, Einzelnacht-Aufnahmen oder LRGB-Stacks mit wenigen Frames pro Filter.

Wann ist das Tool sinnvoll?

✅ Gut geeignet für

• Kurze Sequenzen (typischerweise weniger als 8 Frames pro Filter), bei denen die Sigma-Clipping-Rejection von Siril Spuren nicht zuverlässig entfernen kann
• Einzelnacht-Aufnahmen und LRGB-Stacks mit wenigen Frames pro Filter
• Kalibrierte Subexposures – FITS, XISF, TIFF oder bereits kalibrierte RAW-Dateien (Darks, Bias, Flats)
• Lineare Spuren: Satelliten (auch „blinkende“ Satelliten mit hellen Perlen), Flugzeuge und helle Meteor-Streifen

⛔ Wann das Tool NICHT verwenden

• Unkalibrierte RAW-Dateien mit starkem Sensor-Banding – der eingebaute Banding-Detektor stuft Frames in clean / moderate / strong / severe ein und warnt dich. Vorher unbedingt kalibrieren (Darks/Bias).
• Große, gut verteilte Stacks (8+ Frames pro Filter) – dafür ist die Sigma-Clipping-Rejection von Siril zuverlässig und die bessere Wahl. Der Cleaner schließt genau diese Lücke, ersetzt aber keine Stack-basierte Rejection.
• Gekrümmte oder nicht-lineare Strukturen (Rauchspuren, Fisheye-Verzerrung) – die Radon-Transformation erwartet gerade Linien
• Als Ersatz für Kalibrierung – das Tool repariert Spuren, nicht Gradienten, Hot Pixel oder Rauschmuster

Erkennung – STScI Median-Radon-Transformation

Das Skript nutzt dieselbe Satelliten-Erkennungs-Pipeline, die das Space Telescope Science Institute der NASA auf HST/ACS-Aufnahmen einsetzt (Stark et al. 2022, ACS ISR 2022-08 – PDF). Die Median-Radon-Transformation ist mathematisch robust gegenüber hellen Sternen und vermeidet die typischen Fehlerkennungen („Fächer-Muster“) klassischer Hough- oder Canny-Detektoren.

• Matched-Filter-Peak-Detection mit drei vorberechneten Linienbreiten-Kerneln
• Validierung jeder Kandidaten-Linie per Gauss-Fit
• Optionale Persistenzprüfung zur Ablehnung uneinheitlicher Strukturen
• Automatische Endpunkt-Verlängerung bis zu den Bildrändern
• Wachsende Halo-Maske erfasst Satelliten-Blitze und Perlenketten

Inpainting – Sechs Methoden mit intelligenten Empfehlungen

Das Tool bietet sechs Inpaint-Strategien für unterschiedliche Spuren-Charakteristiken:

1. Perpendicular Strip Median (Standard) – erhält Himmelsgradienten; exzellent für „blinkende Satelliten“ mit hellen Perlen
2. Harmonisch / Laplace (∇²u = 0) – Maximumsprinzip-Löser, verhindert Ringing
3. Nearest Neighbor + Smooth – schnell, ~1 s pro Frame
4. OpenCV Fast Marching (Telea) – unter 200 ms, guter Fallback
5. OpenCV Navier-Stokes – schnellste Option
6. Biharmonisch (experimentell) – mathematisch glatt, kann aber überschwingen

Sky-Noise-Matching: Nachbearbeitung fügt Gauss-Rauschen passend zur lokalen Himmels-σ hinzu – gefüllte Bereiche werden statistisch ununterscheidbar von echtem Himmel für Stack-Rejection-Algorithmen.

Intelligente Workflow-Funktionen

• Empfehlungs-Banner – analysiert das konkrete Spuren-Profil (Himmelsgradient, Anzahl Perlen, Masken-Kompaktheit) und schlägt die optimale Methode mit Ein-Klick-Anwendung vor
• Stern-Schutz (Standard ein) – Isotropie-Filter unterscheidet radialsymmetrische Stern-Peaks von länglichen Satelliten-Perlen, schützt echte Sterne unter Spuren
• Interaktiver Linien-Picker – jede erkannte Spur erscheint als anklickbares grünes Overlay; per Klick aktivieren oder deaktivieren
• Workflow-Advisor-Banner – farbcodierte Hinweise (rot / orange / gelb / ausgeblendet) zeigen, ob der Cleaner für deinen Ordner geeignet ist

Unterstützte Dateiformate

Format-erhaltende Round-Trips für alle gängigen Astrofoto-Formate:

• FITS – Header wird unverändert übernommen; Plate-Solving-Daten bleiben erhalten
• XISF (PixInsight-Format) – FITSKeywords und XISFProperties werden weitergeführt, inklusive astrometrischer Lösungen
• TIFF – bit-exakte Datentyp-Kontrolle; PlanarConfiguration wird respektiert
• RAW (CR2/CR3/NEF/ARW/DNG/ORF/PEF/RAF/RW2/SRW/MRW/X3F/KDC) – Debayering nach FITS; Original bleibt erhalten

Originaldateien werden in einen Unterordner originals/ verschoben – alle Änderungen sind reversibel.

Batch-Verarbeitung & Performance

• Parallele Pipeline – Laden und Erkennung von Frame N+1 läuft im Worker-Thread, während der Hauptthread Frame N inpaintet und schreibt (~1,5–2× schneller bei 20+ Frames)
• Fortschrittsanzeige – laufende Zähler für Cleaned / Skipped / Errors sowie verstrichene und geschätzte Restzeit
• Thread-Management – plattformübergreifende BLAS-Thread-Prüfung verhindert Überlastung auf macOS Apple Silicon, Linux und Windows

Ergebnisse & Dokumentation

Nicht-destruktive Ergebnisse:

• Gereinigte Bilder ersetzen die Originaldateinamen (bestehende Pipelines unverändert nutzbar)
• Audit-Trail: trail_cleanup_report.txt (menschenlesbares TSV) und .json (maschinell strukturiert pro Frame)
• Frames ohne erkannte Spuren bleiben unberührt

Das Audit-Log erfasst Erkennungsstatus, Linienzahl, ersetzte Pixel, verwendete Inpaint-Methode, Dilation-Einstellungen, Scan-Modus, RGB-Reduce-Modus, Version und Zeitstempel.

Abhängigkeiten

sirilpy (mitgeliefert); automatisch installiert: numpy, PyQt6, astropy, opencv-python-headless, photutils, scikit-image, acstools, xisf, tifffile