前回のアンタレス付近の画像処理をする際、フラット補正で結構うまくいったので、別記事で書いておきます。




フラット補正の方法

フラットですが、これまで口径60mm程度の小口径鏡筒はiPadをフラットライトパネルがわりにして使っていました。でもTSA-120位のある程度の口径になってくると、まだきちんと合わせることができません。また、フラット補正情報のS/Nを稼ぐために暗い光はダメで、明るい光なら大丈夫ということもわかってきました。RGBのカラーバランスも大切そうで、液晶パネルはある程度の波長依存性があるという情報もあるようです。

その過程で思ったのが、フラットライトパネルでなく、暗くない自然光が均等にある状態があればいいのではということです。例えば以前見学に行った木曽シュミットでは、ドームの壁に吊るした白いスクリーンを撮影してフラットフレームにしているとのことです。

IMG_2444

最初、口径が大きいのでフラットパネルライトに相当するものがないのでこうしているのかと勝手に思っていたのですが、むやみに明るい必要はないこと、波長依存性があまりないこと、完全に均等でなくてもどうせ焦点は合わないことなどを考えると、むしろこういったシンプルなほうがいいのではと思ったのです。


実際のフラットフレームの撮影

なので今回は撮影は少し暗い部屋で、廊下の障子越しの光を写してフラットフレームとすることにしてみました。

IMG_0196


見ている限り口径60mm程度のローカル範囲では均等、明るさ的にも十分です。ヒストグラムを見ながら、ISO100で露光時間20ミリ秒でピークが中央に来る程度にして100枚撮影しました。

100枚をスタックして出来上がったマスターフレームになります。オートストレッチして周辺減光を見やすくしています。

masterFlat_BINNING_1_FILTER_NoFilter_integration_RGB_VNG
100枚のマスターフレームをスタックしたMaster flatをオートストレッチしたもの。

ただしこれだと、天体撮影時に時間変化するようなカブリの移動は補正できません。特に今回は撮影中、薄明に少し入って背景の明るさが変わった時に明らかにカブリが変わったことを実際に見ていたので、1次的な変化で変わるようなカブリはPixInsightのDyamicBackgroundExtraction (DBE)で補正することにします。


バッチ処理でのフラットの補正

まずは1枚目のRAW画像をオートストレッチしてJPGにしたものです。周辺減光がかなりあるのが分かります。

LIGHT_6D_180s_800_+13cc_20200530-00h44m10s100ms


次に、これらのRAW画像をPixInsightのWeightedBatchPreprocessingの自動処理でフラット補正をして、スタックした実際の結果が下になります。

masterLight-BINNING_1-FILTER_NoFilter-EXPTIME_181.5_PCC_slope

これを見ている限り、周辺減光は相当きれいに除去することができています。

ただ、やはり予想通り、1次的に変化するようなカブリが見られました。これはDBEで4隅のみを4点、もしくはそれぞれの4点の中間も合わせて8点を指定することで簡単に除去することができます。DBEで補正とともに抜き出してみます。


DBEで4点指定のカブリ補正

まずは四隅の4点のだけ指定した場合。除去された部分を見てみます。

masterLight_EXPTIME_181_5_PCC_background2

分かりやすいようにオートストレッチしていますが、きれいに横向きのカブリが出てますね。そのカブリを補正したものが下です。

masterLight_EXPTIME_181_5_PCC_DBE

すでに悪くないです。でも8点指定した場合と比較すると分かりますが、まだ少し濃淡が残っています。


DBEで8点指定のカブリ補正

念のため8点指定の場合を見てみます。

masterLight_EXPTIME_181_5_PCC_background2

masterLight_EXPTIME_181_5_PCC_DBE3

8点指定の方がやはりいいですね。これなら、かなり炙り出しがいのある画像になったというものです。

おそらく4点だと平面、8点だと縦横で2次曲面での補正になるのかと思います。

ここで少しコツですが、スタックしているとディザーなどの画角のズレで、縁の方は一部明るさが違ったりします。その明るさが違う部分に点を打つのではなく、全枚数がスタックされた部分の外側の方に点を打つときれいにスロープが取り除かれます。縁の明るさがずれている部分は後でトリミングすればいいでしょう。


考察

今回の一番のポイントは、周辺減光とカブリをうまく切り分けられたことかと思います。カブリは長時間撮影の場合は変化するはずで、それを平均化したフラットフレーム一枚で補正し切るのは、原理的に難しいはずです。でも周辺減光さえきれいに補正できていたら、あとは簡単なスロープだけで補正できるので、ソフト的に補正してしまえばいいはずです。

こうやって考えると、少なくとも周辺原稿をきちんと補正できる「自然光を利用したフラット補正」は悪くないのかと思います。

今回のフラットフレーム撮影時のポイントは
  • 波長依存性の少ない実際の空に近い自然光。
  • S/Nが悪くならないように光源に十分な明るさがある。
  • 鏡筒がある側の撮影場所は暗く、邪魔な迷光があまり入らない。
  • 光源がフラットになるように、今回は障子を通った光を使った。
  • ランダムノイズが無視できるような十分な枚数。
と言ったところでしょうか。


まとめ

口径が60mmの時は、これまでのフラットライトパネルを使っての補正でもうまくいったことはありますが、これほど周辺減光がきちんとれることは稀で、大抵は補正の残りが四隅とかにあって、毎回DBEで苦労して補正していました。銀河とかならいいと思いますが、全面星雲とか、暗黒帯ウヨウヨとかだと、DBEの多数点指定ではせっかく炙り出したい天体を、無駄に禍補正してしまったりします。

今回の「自然光を利用したフラット補正とDBEでのシンプルカブリ補正」という手法が、例えばまだうまくいっていないTSA-120とかのより大きな口径のものでもうまくいくなら、なかなか確定しないフラット補正のいい手法になるのではないかと思います。引き続き同様の方法で試していきたいと思います。