适用于 Celestron Origin 的免费天文摄影叠加软件 更暗弱的细节、更锐利的星点、更干净的天空。

OriginStack 将 Celestron Origin 的原始 FITS 文件(或任何彩色相机的帧)叠加并处理成一张成品图像。它在你自己的电脑上运行,无需账号,只在查询无法识别的目标名称或执行星图解算等可选步骤时才联网。

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Windows 10 或 11,64 位,免费,MIT 许可。安装程序尚未进行代码签名,因此 SmartScreen 可能会发出警告:请选择“更多信息”,然后选择“仍要运行”。

叠加 114 帧并处理后的欧米茄星云:密集星场中带有暗带的明亮红色气体。 同一视场的一张 30 秒帧,经拉伸后可见:颗粒感强,星云在嘈杂的紫色天空中很暗淡。 一张 30 秒帧,已拉伸 114 帧,已叠加并处理

一整夜的帧,大约一分半钟

欧米茄星云,114 帧,在一台 8 核台式机上:从原始文件到成品图像只需 89 秒,上一版本为 132 秒。红色部分是让图像变好看的步骤;其余时间用于让 114 帧对齐。

  • 加载、校准、评分32.7 s
  • 配准9.4 s
  • 对齐与叠加24.6 s
  • 成品处理15.6 s
  • 磁盘与准备6.8 s

加载、校准、评分

每一帧都会用你的偏置场、暗场和平场进行校正,从传感器的彩色马赛克转换为图像,并按锐度和噪声评分。明显不合格的帧会被丢弃。

配准

各帧以亚像素精度对齐,包括 Origin 这类地平式支架造成的视场缓慢旋转。

对齐与叠加

对齐后的帧在合成时剔除离群值,因此卫星轨迹、热像素和宇宙线会被去除,而不是被平均进去。

成品处理

处理背景梯度、颜色和噪声,然后将结果拉伸以便观看。保存的 FITS 文件保持线性,可用于任何后续处理。

各帧逐一处理,因此 500 帧所需的内存与 50 帧大致相同。运行期间,临时文件每帧约占用 100 MB 磁盘;内存足够时,对齐后的帧会改为保存在内存中,并始终保留 30% 的内存空闲。

看它工作,或者直接跳过设置

把应用指向一个存放帧的文件夹,说明你拍了什么(或让它自己判断),然后按“开始”。每个设置都有一行说明,其余的由默认值根据你的目标来选择。以下是叠加下文对比中所用向日葵星系帧时的真实界面。刚开始处理 Celestron Origin 图像?分步指南从望远镜保存的会话文件夹开始讲起。

运行中的 OriginStack 窗口:左侧是文件夹和输出,以及目标类型和运行模式的图片卡片,四个处理阶段中的三个已标记完成,下方是日志;右侧是后期处理进行到一半的向日葵星系预览、一排帧缩略图和逐帧得分表。
向日葵星系运行到一半。第 1 至 3 阶段已完成,预览会随着每个成品处理步骤实时更新。
运行前的 OriginStack 窗口:已选择一个文件夹,下方显示其帧数和来自会话文件的目标名称;图片卡片包括自动检测、星系(标记为建议)、星云、星团、星场和彗星;可选择完整质量或快速预览;预览中是一张星系示例图像;“本次运行”摘要列出了帧、目标、模式、已更改的设置和输出文件。
运行前。选择一个文件夹,应用会统计你的帧数、从会话中读取目标并建议一张卡片;预览显示示例结果,“本次运行”准确说明按下“开始”后会做什么。
运行完成后的预览和帧面板,显示向日葵星系的最终图像和摘要:158 帧中的 158 帧在 3 分 35 秒内完成叠加。
完成后,你可以缩放和平移结果,或在线性叠加与成品图像之间滑动对比。
“其他选项”面板,带有搜索框和分组列表,显示配准与叠加选项,例如理想图像叠加、去除条纹和畸变模型,每项都有一行说明。
“其他选项”下还有大约一百个选项,每个都有一行说明,并可通过搜索框查找;较少用的选项在勾选“专家选项”之前保持隐藏。

与 Siril 和 DeepSkyStacker 的对比

相同的帧,相同的偏置场、暗场和平场,同一台机器,各工具均使用接近默认的设置。三个 Celestron Origin 会话:欧米茄星云(114 × 30 s)、向日葵星系(158 × 20 s)和玉夫座星系(532 × 10 s)。

OriginStack 在前,Siril 在后。“仅叠加”指不含 OriginStack 的成品处理步骤(Siril 没有这些步骤)。
会话仅叠加OriginStack,成品图像峰值内存星点宽度
欧米茄,114 帧68 s / 86 s90 s10.6 / 6.5 GB4.40 / 4.56 px
向日葵,158 帧84 s / 106 s107 s12.8 / 7.8 GB3.52 / 3.60 px
玉夫座,532 帧169 s / 195 s184 s9.2 / 11.2 GB2.69 / 3.01 px

同一批恒星的星点宽度(越小越锐利)

欧米茄

OriginStack
4.40 px
Siril
4.56 px
DeepSkyStacker
4.83 px

向日葵

OriginStack
3.52 px
Siril
3.60 px

玉夫座

OriginStack
2.69 px
Siril
3.01 px
对最多 400 颗明亮、未饱和、孤立的恒星分别做高斯拟合,两个叠加结果中取相同位置,各自在自己的像素网格上测量。

数据说明了什么

锐度:三个会话都比 Siril 更锐利。在同一批恒星上,OriginStack 在欧米茄上窄 4%(4.40 对 4.56 px),在向日葵上窄 1.5%,在玉夫座上窄 10%。这得益于两项改动:理想图像叠加(默认开启),按每帧的锐度、透明度和噪声对每个细节尺度加权(Zackay & Ofek,2017);以及修复了一个热像素步骤,它此前会在每一帧中压平大多数亮星的峰值 — 对于欠采样的星点,在只比较像素与其邻居的检验看来,星点中心与热像素完全一样。它使用的帧也更多:114、158 和 532 帧,而 Siril 使用了 111、157 和 525 帧。

噪声:锐度匹配后比 Siril 更低。更锐利的叠加结果单像素噪声更高,因此公平的比较是把 OriginStack 的每个通道模糊到星点宽度与 Siril 完全相同。此时其红/绿/蓝噪声在欧米茄上为 Siril 的 0.81、0.88、0.89 倍,在向日葵上为 1.00、0.75、0.93(其红色星点本来就与 Siril 一样宽),在玉夫座上为 0.97、0.92、0.89。不做匹配、按单像素比较,则分别为 0.92、1.05、1.06;1.00、0.84、0.97;以及 1.16、1.08、1.28 — 星点越锐利,这个数字越高。

速度:三个会话都比 Siril 更快。在同一台机器上先后运行,到得出叠加结果为止:欧米茄 68 s 对 Siril 的 86 s,向日葵 84 对 106 s,玉夫座 169 对 195 s。OriginStack 仍然做了 Siril 不做的逐帧工作 — 对每一帧进行质量评分、白平衡和星点检测 — 并在配准和叠加中把时间赢了回来。一天之中,两个工具在相同运行之间的耗时变化可达三分之一(仅 Siril 在欧米茄上就耗时 55 到 86 s),因此请在同一行内比较。成品图像还需另外 14 到 23 s。

内存与磁盘。OriginStack 为每个物理核心运行一个工作进程,内存足够时将对齐后的帧保存在内存中:玉夫座上为 9.2 GB,Siril 为 11.2 GB;在两个较短的会话上为 10.6 和 12.8 GB,此时所有数据都放进了内存(Siril 为 6.5 和 7.8 GB)。临时磁盘占用在两个较短的会话上更低(11 和 15 GB,对 17 和 23 GB),在玉夫座上更高(63 对 57 GB)。

DeepSkyStacker 在欧米茄上耗时 14 分 8 秒,星点比另外两者都更柔和,并且在默认设置下留下了热像素条纹和几张配准错误的帧。

OriginStack 的优势在于叠加之后:它在同一次运行中无需设置即可完成成品图像,用诊断解释这一晚的情况,在你自己的电脑上解算天区位置,如有需要可完全离线运行,并完成其他工具留给你做的其余工作。就单纯的叠加而言,它现在在三个会话上都比 Siril 更锐利,锐度匹配后噪声更低,并且三个会话都更快。三个会话都已于 2026-10-02 用此版本重新测量;DeepSkyStacker 的数据来自较早的一次运行,未重复测量。这些数字以前曾被更正过:本页的一个早期版本由于测量时选星的方式而夸大了锐度,另一个版本把一项实为平滑的噪声改善归功于宇宙线检测。来自同一台相机的三个会话样本量很小,两个工具也都使用接近默认的设置。tools/bench_vs_siril.py 可以在你自己的帧上重复这一切。

以及与望远镜自带叠加的对比

每个 Celestron Origin 会话文件夹中还保存着望远镜自己的结果 FinalStackedMaster.tiff。四个会话,三者使用相同的亮场:黑眼星系(81 × 20 s)、向日葵星系(158 × 20 s)、蟹状星云(133 帧)和武仙座球状星团(56 帧)。OriginStack 使用默认设置,Siril 使用上述设置。

同一批恒星上的星点宽度,OriginStack 分别与两者对比。噪声在星点尺度上测量,按红/绿/蓝,为 OriginStack 除以对方。
会话对比 Origin:星点宽度对比 Origin:噪声对比 Siril:星点宽度对比 Siril:噪声
黑眼,81 帧8.15 / 8.38 px1.00 / 1.04 / 1.068.21 / 8.26 px0.94 / 1.09 / 0.97
向日葵,158 帧3.54 / 4.25 px0.96 / 0.93 / 0.953.50 / 3.58 px1.02 / 1.03 / 1.02
蟹状星云,133 帧2.54 / 3.50 px1.00 / 0.92 / 0.952.54 / 2.77 px1.04 / 0.99 / 1.01
武仙座,56 帧5.67 / 5.98 px0.99 / 0.96 / 1.015.68 / 5.74 px1.00 / 1.04 / 1.01

相对 OriginStack 的星点宽度,基于同一批恒星(越小越锐利)

黑眼星系

OriginStack
1.00
Siril
1.01
Celestron Origin
1.04

向日葵星系

OriginStack
1.00
Siril
1.02
Celestron Origin
1.20

蟹状星云

OriginStack
1.00
Siril
1.08
Celestron Origin
1.36

武仙座球状星团

OriginStack
1.00
Siril
1.01
Celestron Origin
1.05
1.00 为 OriginStack。每个工具都在双方都拟合良好的恒星上与 OriginStack 对比,各图像在自己的像素网格上测量。

数据说明了什么

锐度:每个会话的排序都相同。OriginStack 第一,Siril 第二,Origin 第三。望远镜自带的叠加是三者中最柔和的:其星点在黑眼星系上比 OriginStack 宽 4%,向日葵上宽 17%,蟹状星云上宽 27%,武仙座球状星团上宽 5%,其中大部分差距在蓝色通道。Siril 与 OriginStack 接近,宽 1% 到 8%。

噪声:不相上下。在星点尺度上测量 — 也就是决定你能看到多暗的恒星的噪声 — 三者在每个通道上相差都在几个百分点以内。OriginStack 额外的锐度没有以噪声为代价。

Origin 开箱即用做得更好的地方:它保存的图像已经去除了天空梯度。OriginStack 在成品处理步骤中去除梯度;这里 Siril 的叠加结果则没有去除。

它发现了 OriginStack 的两个缺陷。将成品图像并排比较时发现,小而暗的目标上天空有斑点,饱和恒星上有蓝色圆盘。两者都已修复,上面的数字是修复后重新测量的。

同一批帧得到的蟹状星云全分辨率三幅裁切:Celestron Origin 自带的叠加、Siril 的叠加和 OriginStack 的叠加,均施加相同的拉伸。Origin 的星点和星云丝状结构明显更柔和。
全分辨率的蟹状星云,来自相同的 133 帧,三者均施加相同的拉伸。Origin 自带的叠加(左)明显更柔和;Siril 与 OriginStack 接近,OriginStack 的星点窄 8%。

测量方法:Origin 的 TIFF 是线性的,但带有很大的基底偏移,因此最亮的星核会被截断;每个叠加结果都以每个颜色通道一个增益(在图像线性的区域测得)换算到 OriginStack 的亮度尺度上,并排除被截断的恒星。噪声比依赖于这一增益,因此请按正负 5% 到 10% 理解。来自同一台望远镜的四个会话样本量很小。tools/bench_vs_origin.py 可以在你自己的帧上重复这一测量。

安装

Windows 安装程序

适用于 Windows 10 和 11 的免费叠加软件。从最新版本下载安装文件并运行。它只为当前用户安装,会添加开始菜单项和卸载程序,无需 Python。

更喜欢 zip 包?请先使用“全部解压缩”,再从解压后的文件夹中运行 OriginStack.exe。直接在 zip 内运行会失败。

macOS 应用

从最新版本下载适合你的 Mac 的 zip:Apple 芯片(M1 及更新,需要 macOS 14 或更高版本)选择 macos-arm64,Intel Mac 选择 macos-x86_64。打开 zip 并将 OriginStack 拖入“应用程序”。无需 Python。

应用尚未经过 Apple 签名,因此 macOS 会阻止首次启动。按住 Control 点按 OriginStack 并选择“打开”,然后再次选择“打开”;在 macOS 15 及更高版本上,先尝试打开一次,然后在“系统设置”>“隐私与安全性”中选择“仍要打开”。也可以在“终端”中清除下载标记:

xattr -dr com.apple.quarantine /Applications/OriginStack.app

Mac 版本的实际使用经验少于 Windows 版本。

Linux 软件包

从OriginStack-<version>-linux-x64.tar.gz,最新版本页面下载解压后运行安装程序。它只为当前用户安装,会添加应用程序菜单项,无需 Python 或 root 权限。

tar xzf OriginStack-*-linux-x64.tar.gz
cd OriginStack-*-linux-x64
./install.sh

需要 glibc 2.35 或更新版本(Ubuntu 22.04、Debian 12、Fedora 36 及更高版本),实际使用经验少于 Windows 版本。运行 ./install.sh --uninstall 即可卸载。

从源代码安装

适用于 Windows、Linux(已测试)或 macOS(未测试):

git clone https://github.com/hd152/originstack
cd originstack
pip install -r requirements.txt
python desktop_app.py

命令行可以完成同样的工作:python originstack.py -d lights/ -o stacked.fits。可选的 Rust 扩展可加速繁重的步骤,没有它时会回退到纯 NumPy。

它还能做什么

使用偏置场、暗场和平场进行校准,去除热像素和卫星轨迹,σ 裁剪及其他剔除离群值的叠加方法,可选的 Drizzle,背景和梯度去除,降噪和去卷积,星图解算,颜色校准,测光,以及彗星模式。如果你正在为 Celestron Origin 及其他单次曝光彩色(OSC)天文摄影数据寻找 DeepSkyStacker 或 Siril 的免费替代品,它正是为此而生。

支持的格式

Celestron Origin 原始文件(每个会话文件夹中的 FITS 帧及其 info.json),以及彩色相机的 FITS、相机 RAW(Canon、Nikon、Sony 等,需要 rawpy)、TIFF 和 XISF 帧。行星摄影支持 SER 视频。同一文件夹中可以随意混用各种格式。

想要完全离线?传入 --offline,或在应用中勾选,OriginStack 就不会发出任何网络请求。