以往拍火箭需要天朗气清，但是这次我希望它有云。。。

合集 · 火箭极致摄影 (39)

Description
嫦娥五号发射：多云；
天和核心舱发射：多云；
天舟二号发射：三秒入云；
嫦娥六号发射：倾盆大雨……

海南文昌发射场是很多火箭摄影爱好者心中的圣地，但海南岛本身就是热带气候，文昌地处海南岛最东端，降水量又高居全岛之冠。多云多雨，成为在这里拍摄火箭最常遇到的困扰。

对我的火箭自动跟踪程序而言，更具体的说，我要解决的是火箭短暂穿云消失过程中，目标识别算法失效、误将其他目标识别为火箭导致跟丢的问题。

我在最开始开发火箭及人造天体跟踪程序时，为了节约开发工作量，将问题简化为只需跟踪画面中的最亮点。但当真正的最亮目标被遮挡或自身亮度突然变暗，程序也总能在画面中找到云层、天空中的某个较亮点，将其视作待跟踪目标。由于背景上的较亮点位置随机，相机指向就会进入随机行走，难以继续指向被遮挡的火箭。

在我们拍摄问天实验舱发射时，助推器分离前火箭尾焰突然变暗，跟踪程序立即被画面噪声引导到别处，使我们错失「李东十字」，就是这个缘故。

有的时候遮挡火箭的“云”甚至来自其自身：当我们拍摄固体火箭时，浓重的火箭烟柱会遮住火箭发动机喷口，让早期算法的找最亮点策略失效，也是类似的问题。

因此我近期考虑了两种应对思路：

1、我采用“大津法”（Otsu，大津展之）对图像进行二值化处理，将亮目标与背景进行分割。这样可以有效选择出火箭尾焰或烟柱的最亮部，然后结合当前火箭飞行方向，可以灵活选择明亮区域的上/下/左/右边缘进行跟踪。由于我设置了明亮部筛选阈值，当出现火箭穿云的情况时，画面中被选中的区域消失，跟踪程序暂停对运动方向的修正，仅沿目标消失前平均速度继续盲指，从而可以保证相机不会乱指。

2、作为备用方案，我保留了画面最亮点跟踪功能，但是我增加了信噪比判断。同样的，当目标信噪比小于一定阈值时，跟踪程序将暂停对运动方向的修正，从而保证相机不会乱指。

不过“天公不做美”，几乎每次都多云的文昌，这次居然只有一层薄薄的透光高云，几乎完全没有中低云，因此这看起来并不是一个验证“火箭穿云”算法的好时机。

不过一级火箭分离时，随着一级关机、助推器关机，火箭亮度还是出现了预期中的闪烁，而这次变暗，并没有像以往那样造成跟踪的中断。这表明，我们的策略是有效的。

得益于比较顺畅的跟踪，这次我跟踪到了360s左右，直至目标完全飞远，超出导星镜对暗目标的探测能力。跟踪比较平稳的一段，跟踪精度保持在2角分以内；即使是火箭角速度最大的一段，跟踪精度也始终维持在10角分以内。

不过拍摄方面，仍然有两个老毛病：
1、前后期主镜曝光未能兼顾。由于我所使用的R5C相机宽容度较差、自动调整曝光能力约等于0，而火箭从刚起飞时到飞远之后亮度差异极大，因此很难在不更改曝光参数的前提下始终保证曝光正确。而我主要精力在监督跟踪程序的导星镜画面，无暇对主镜曝光进行调整，所以我这次拍摄一级分离的曝光还算正确，但刚点火时的“拉面”严重过曝。
2、主镜对焦拉风箱。火箭刚起飞时，目标在主镜画面内占据较大比例，自动对焦比较容易起效；但目标飞远之后，目标在主镜画面内只占很小的比例，自动对焦算法就会不断试图寻找最佳对焦点，也就是所谓的“拉风箱”。所谓“天使之翼”这一段画面，就在镜头拉风箱中被浪费掉了。我发现拉风箱后关闭了自动对焦，就在0.8s之后，火箭一级关机，我侥幸没有错过这珍贵的一刻。

总之，这次长征七号改的拍摄，进一步强化了我对我这套火箭跟踪程序的信心，也暴露出一些容易疏忽的问题，为以后的夜发拍摄提供了非常宝贵的借鉴。