週末土曜日に飛騨コスモス天文台に行って、M57とM27を撮影しました。それぞれの撮影枚数は、露光時間が20秒と短いこともあり、かなりの枚数になります。具体的にはM57が282枚、M27が244枚をなり、処理の前に簡単に閲覧するだけでも大変になります。しかもSharpCapで撮影したRAWファイルなので、拡張子が.fitsファイルとなり、開けるソフトも限られています。

最初の頃はfitsファイルもステライメージで確認していたのですが、これだけ数が多いと大変になります。PixInsightでも開くことができますが、一枚一枚が結構重いので、全部を気楽に開くわけにいかなくて、選別するのが結構大変です。

そんなときはPixInsightの「ImageInspection」->「Blink」が便利です。

1. 下のフォルダマーク「Add Image Files」から複数ファイルを選択して読み込みます。
2. 読み込みは数百枚だど数分かかるので、50枚くらいずつにしたほうがいいと思います。
3. RAW画像でも、Debayerした画像などでも読み込むことができます。
4. 画像が暗くて見にくい場合でもSTFがかけられた状態で表示されるので、見やすくなっているはずです。これは真ん中に3つ縦に並んでいるアイコンの、真ん中を押すと確認することができます。
5. 読み込んだ後は、左右の矢印を押すか、画像のファイル名を一つ選択してあとはカーソルの上下で、すごい勢いで画像を連続で切り替えることができます。
6. 左の三角ボタンを押せばアニメーション表示することもできます。
7. ただし、ソート順はファイル名のみのようなのがちょっと残念なところです。
8. 弾きたい画像は、マウスでファイル名を選択（複数も可能）してから、下のアイコン群の左から5つ目の小さい矢印がついているアイコンを押すと、移動したいフォルダが選択できるので、そこに移動されます。
9. 終わった後は、下の左から3番目のアイコンを押して、すべてのファイルを閉じます。
10. これを次の50枚とか繰り返すと、かなり効率よく見た目で明らかに悪い画像ファイルを弾くことができます。

もう一つ便利なのが、「Script」->「Batch Processing」->「SubframeSelector」になります。各画像の星像のFWHM（半値全幅）やEccentricity（偏心度）を測定してくれます。自動でだめな画像を別ディレクトリに移動することなどもできます。

詳しいことはマニュアルを読むといいのですが、英語で結構大変なので簡単な説明を書いておきます。

1. いつものようにAdd Filesで解析したいファイルを複数選択します。
2. 最低限解析するだけなら、そのまま一番下の「Measure」を押します。
3. CPUや解像度にも依りますが、一枚解析するのに7-8秒程度なので、数百枚でもなんとか耐えられる時間の範囲です。結構かかりますが、それでも一枚一枚やるよりははるかに楽です。最初は少数枚でテストするといいでしょう。
   
4. 「Plots」を開くと結果が出ています。「FWHM」や「Eccentricity」で飛び抜けている画像を判断することができます。
5. 飛び抜けているところをクリックするとx印がつくので、Outputで弾きたいファイルをMoveなどする設定をすると、移動してくれます。
6. 式で評価して、自動で弾くこともできますが、そのためには下に示すようなパラメータを入れたほうがいいですし、式の入力にはいろいろやり方があるようなので、詳しくはマニュアルなどを参照してください。「星見庵日記」さんのこのページが日本語で比較的詳しく説明しています。

もう少しきちんとしようとすると、最低限入力する値は、「System Parameters」の中の「Subframe scale」になります。ざっくりした見積もりの「1ピクセルあたりの画角は焦点距離600mm、ピクセルサイズ4umで約1.5秒」とかから考えてもいいですし、こんなサイトから焦点距離と自分の持っているセンサーのサイズを選択して、センサーのピクセル数で割ってやっても簡単に求めることができます。

「Camera gain」も入れるべきでしょう。でもこれは結構難しいです。メーカーのページに行ってもいいですが、例えばASI294MC場合ここの「GAIN」というグラフの横軸「Gain」の実際に撮影した時の値のところを見ればいいのですが、グラフから読み取ろうと思っても0近くになり正確な値は読み取れません。SharpCapがあれば自分で測定することもできます。結果の表からある程度の値は読み取ることができます。それでも誤差があるので、ある程度の値でかまわないでしょう。

ここまで入れると、結果もある程度（絶対値に近いという意味で）正しい値になってくるので、センサーやカメラが変わっても比較することができるようになりますし、式を使った評価でも正確性が出てきます。が、とりあえず面倒なら何も考えずに「Measure」ボタンを押してしまったほうが幸せかもしれません。

少し前のことになりますが、2018/3/13の平日、天気も良かったので久しぶりに撮影をしました。今回のターゲットはバラ星雲。

撮影機材はFS-60Qと6D。6Dは馬頭星雲に引き続き2例目になります。場所は平日なので自宅の庭です。撮影時は結構風が吹いていて、42枚撮影して使えたのは25枚でした。使えるか使えないかのセレクションはPixInsightの「SubframeSelector」を使いました。今まではデジカメの場合は一緒に撮ったjpgファイルを目で見て判別していましたが、CMOSカメラで撮ったものはfitsファイルしか出力されなくて、読み込みに時間がかかるなど判断するのが大変だったので、この機能は非常に便利です。後日別記事で使い方を書こうと思います。


とりあえず結果を示します。



実はバラ星雲は昨年1月と、3月に撮影しています。3月のものはさらに再加工したりもしましたが、その当時でも結構ボロボロと思っていたので、是非ともリベンジしたいものの一つでした。今回はカメラが6Dになったこと、PixInsightgをやっとある程度一通り通しで使ってみたこともあり、かなりマシになったと思います。それでも今改めてみるとまだ少し暗いでしょうか。


今回のバラ星雲の画像処理で新しい機能も試してみたので、メモがわりに書いておきます。以前の記事でPixinsightでかなり苦労したこと（その1、その2）を書いたのですが、あれからだいぶん慣れたのと、やはり最初のころに書いた記事に間違いが見つかっているので、訂正しておきました。

実際のPixInsightでの作業ですが、今回はBatchPreProcessingの後、Linearステージの処理と、一部のNon Linearステージを試しました。方法については蒼月城さんのImage Processing Tipsを参考にさせていただきました。特に、Post Processingの動画の前編、星マスクについては後編がすごく参考になりました。



BatchPreProcessingの後に今回やったことは

• 最初に「BackgraoundNeutralization」を使っての背景のカラーバランス。今回は初めてbiasフレームを使いました。PixInsightでは必須とのことです。
• 次に「DynamicBackgroundExtraction」を使ってカブリ補正。
• 「PhotometricColorCalibration」を使ってのカラーバランスを合わせます。

ここまでは前回の記事で書きました。今回新たに試したのは

• 「ArcsinhStretch」を使ってのStretch。 (ステライメージやPhotoshopでいうレベル補正に相当)
• 星マスクの作成として「MaskGeneration」→「RangeSelection」を使います。星マスクは星雲を含むバックグラウンドマスクと、微光星用と輝星用を合わせた星マスクの2種類です。星マスクを星の大きさ別に作って合わせるのはPhotoShopでやった時と同じですが、PixInsightだともっと楽に作ることができる印象でした。
• 今回はここまでやって、後はPhotoShopに引き継ぎました。ストレッチまで終わった画像と、星マスクをPhotoShopに引き継いで、後は仕上げに入ります。星マスクはPhotoShopのアルファチャンネルに登録して使いますが、詳しくは以前星マスクを作ったページに書いています。

こうやってみると、PixInsightの凄いのは個々の機能が秀逸なのと、それらが互いに有機的につながって仕上げに向けた画像を作り出せるところでしょうか。（これが一番大変なのですが）やり方さえ理解して、丁寧に作業すれば客観的にポテンシャルを引き出した画像ができるのかと思います。また、（方法さえ分かって入れば）星マスクを作ることが簡単なので、それを使うと仕上げも楽になることです。また、それぞれのオプションがすごく細かいので、きちんと色々試したい人にはものすごくいいのかもしれませんが、逆にこのことがとっつきにく印象を与えていることも否めません。

今回も自宅での撮影ですが、さすがに淡い天体になればなるほど光害が無視できず、無理があることもわかってきました。そろそろ暖かくもなってきましたので、また遠征撮影も再開したいと思います。



PixInsight Tips

最後はPixInsightで気づいたことなどです。

• Canon 6Dを使っているのですが、デフォルトだと拡張子.cr2のRAWファイルを開いた時点でモノクロでなくカラーになってしまうようです。勝手にDebayerされているようでした。BatchPreprocessingのbiasファイルを処理するところでエラーが出てやっと気付きました。Pixinsightの画面の左のピンクの丸の「Format Explorler」か、メニューの「View」「Explorler」の「Format Explorler」で出てきた「DSLR_RAW」というアイコンをダブルクリック（これもわかりにくかったです）して出てきた画面で一番下の「Pure RAW」を押すと、RAWファイルを開いた時にBayer状態で開きます。BatchPreprocessingもうまく行くはずです。
• Pixinsightではbiasフレームは必須。biasフレームはカメラにキャップなどをして暗い状態にして、最小露出時間で、lightフレームを取った時と同じゲインもしくはisoで、多数枚(50枚ほどは)撮影する。
• バッチ処理のBatchPreprocessingですが、処理画面を開いてからCosmetic Correctionを忘れていると、再度一からやり直しになると思っていたのですが、左下の三角を枠外にドラッグ&ドロップしてインスタンスを作って置けば後から再度開くことができることがわかりました。ただ、開く時にインスタンスを右クリックして「Execute in the global context」を選ぶと物と画面に戻ることができて編集を再開できます。
• BatchPreprocessingのためのCosmetic Correctionにはファイルなどを登録する必要はないようです。ファイルのところは空欄のまま、やりたいこと例えばホットやクールピクセル処理だけをどうするかを選んでインスタンスを作り、それをBatchPreprocessinsgの時に選べばいいです。
• HistgramTransferFunctioでヒストグラムがほとんど真っ平らに表示されてしまってよく見えない。→ サチってしまっているピクセルを表示するとこうなります。HistgramTransferFunctioパネルの下から3分の1くらいのところの右に５つ並んでいるアイコンの、一番左のボタンを押して「サチっているピクセルを除去する」をオンにします。
• CurveTransformationでヒストグラムの線が出ない場合 → 一番下の右の４つのアイコンの右から2番目のチェックマークをオンにする。

以前の記事もこれに合わせて幾つか訂正してあります。

縞ノイズの考察の続きです。と言ってもほとんど成果なしです。

せっかくのASI294MCを撮影にも使えるのかどうかを判断するためには、縞ノイズ問題を解消しなければどうしようもありません。解決する手段さえあれば、気軽な撮影にも使えると目論んでいます。何れにせよ電視観望には十分（その1、その2）なのですでに当初の ASI294MCの目的は十分に達していて、さらにあわよくば撮影もという贅沢な目標です。

具体的には、せっかく長時間撮影をしたしし座の三つ子銀河の画像を有効活用するために「縞ノイズ(斜めノイズ、縮緬ノイズ)」をなくすことですが、今回は少し絞って、

• 何故前回の(フラットとダークの補正をしていない)考察で、MaximumでIntegrateすると輝点が出てくるのか?ホットクールピクセル除去は効いていないのか?
• この起点を除去すれば縞ノイズは回避できるのではないか?

ということを探ることにしたいと思います。

試したことは、

1. ホットピクセルのみの除去とクールピクセルのみの除去の比較。
2. ダークフレームの効果。
3. フラットフレームの効果。
4. ダークフレームを使っての残っているホットピクセルとクールピクセルのさらなる除去。
5. Maximum、Minimum、Medianの違いの確認。

などです。他にも色々試していますが、かろうじて意味があることがあることだけ挙げておきます。


1. ホットピクセルのみの除去とクールピクセルのみの除去の比較

1枚のRAW画像を、オートでホットピクセルのみ、もしくはクールピクセルのみ除去して、どちらが効いているかを試しました。結果は前回のあぷらなーとさんのコメントでの推測どおり、ホットピクセルの方が圧倒的に多くて、かなりの部分が除去されているのが確認できたので、一応除去ルーチンはそこそこうまく働いていることがわかりました。一方クールで除去が確認できたのはごく僅かでした。

問題はホットピクセル除去でもクールピクセル除去でも、いずれも除去できないものがまだ結構あることです。これが前回みたMaximumで残った起点に相当するものかと思われます。まずはこの除去を目指します。


2. ダークフレームの効果

1のPixInsightでオートでホット/クールピクセル除去に加えて、ダークフレームのみを使ってホット/クールピクセルがどれくらい変わるか見てみました。結果はほとんど効果なしです。理由はリアルタイム処理をしてみるとわかりました。オートで取れる数の方が多いからで、ダークフレームを使っても除去できる数はそれほど増えないからです。これはパラメータをいじって調整すればうまく残りのダメージピクセルも除去できるのではということを示唆しています。


3. フラットフレームの効果

2の処理に加えて、フラットフレームとフラットバイアスの処理を加えました。意外なことに残ってしまう起点の除去には、このフラットフレームの補正の効果が大でした。フラットバイアスの効果はほとんど関係ないです。残っていた色から判断して恐らくホットピクセルと思われているものですが、ほとんど除去できました。この状態で、もともとバッチ処理でやっていた処理とほぼ近いものになるはずです。ここでやっと最初の疑問の、フラットも含めた前回のバッチ処理で最後だけMaximumでintegrateした時に、輝点が出てこない理由がわかりました。


4. ダークフレームを使っての残っているホットピクセルとクールピクセルのさらなる除去。

それでもまだ少し輝点が残っています。もう少しだけなんとかできないかと思い、2でやったダーク補正のパラメータをいじることにしました。


下の白丸を押してリアルタイム表示で、オートで幾つ補正されるかを見ながら、それ以上に(今回やったのは3倍の数くらいで、ホットで0.1、クールで0.04くらいにしました)パラメータ調整で補正できる数を増やすことで、残っていた輝点もほぼ除去されることがわかりました。


5. Maximum、Minimum、Medianの違いの確認

上記の3、4ですでに一枚の画像で輝点をほぼほぼ除くことはできるようになったので、これで残った輝点が原因なのかどうかがやっと切り分けられそうです。この状態で撮影した枚数全てで重ね合わせてみました。その際、Integrationのパラメータをデフォルトの「Average」から「Maximum」「Minimum」「Median」にそれぞれ変えてみました。

Average: 最初にバッチ処理でやったものと基本的には同等です。


ただ、バッチ処理の時と違い、撮影失敗に近い星像が崩れたものや、人工衛星が通った画像を省かずに全て処理したので、その影響で星像がとりあえず丸いのですがちょっと大きいのと、人工衛星の線が出てしまっています。縞ノイズはやはり盛大に現れます。この状態で画像処理を進めても背景の縞が残ってしまい、不自然に背景を暗くするしかなくなってしまうので、許容範囲を超えています。

でもこのことは意外でした。輝点が十分無くなれば、この状態でも縞ノイズは消えると思っていたのですが、見ている限り元の輝点がある状態とほとんど変わりません。これの示唆するとことは輝点そのものよりも、「輝点を処理する時に出た影響」が各画像にコヒーレントに残ってしまうということでしょうか。

ここで少し考えて、前回フラット補正なしの時に試したのですが、ホットもクールも全く処理をせずに輝点を全て残してIntegrateしたものを見てみました。


よくみると明るさの違うRGBの点がいっぱいあります。完全な輝点でなくても、コヒーレントに残る色々な明るさのノイズがあるということです。これらを処理した時の残りがコヒーレントに現れて縞ノイズとして残るということでしょうか。というと、これはホットピクセル除去に関係なく、明るさが違うというころからも、むしろDebayer処理のところに問題があるのではと考えられます。ここら辺もすでにあぷらなーとさんが指摘してくれています。さすがにこれは処理しきれなさそうなので、ここで今回の検証は成果なしという結論に至りました。


Maximum: これまでの検証と同じく、Averageよりも明らかに縞ノイズは少ないです。


最大の明るさが出るので、星像がAverageの時よりもブレるのと、人工衛星の線が一本濃く走ってしまっています。残った輝点もはっきり出てしまっています。一つ疑問なのは、右側のアンプノイズがなぜかAverageよりも小さいことです。これはなぜだかよくわかりません。少しだけ残っている輝点は出ているのでMaximum自体の処理はされていると思うのですが。


Minimum: 今回これが一番良かったです。


縞ノイズはMaximumと同程度に除去されていて、画像処理をしてもそこそこ耐えうるレベルです。変な星像の乱れもありませんし、星も変に大きくなったりしていません。。ただ一点気になったことが、不必要に暗い(おそらくクールピクセルの残り)があると、そこだけガイドのズレのぶんだけ別の縞ノイズのように目立ってしまいます。でもまあ許容範囲でしょうか。


Median: 最初Mediumと勘違いしていて、Averageと似ているけど何か違いが出るかと期待したのですが、実はMedianでした。


Medianはより飛び抜けたところを省いて重ね合わせるものということなので、人工衛星の軌跡などは取り除かれました。その代わりにノイズを少し犠牲にするそうですが、見た目ではよくわかりませんでした。いずれにせよ、縞ノイズに関してはAverageとほとんど同じで、効果はありません。



うーん、厳しいです。このままMinimumでいっても、今回に限っては画像処理に影響ないくらいにはなっているのでもうこれでも十分な気もします。それでも次はFlatAide Proでカラーカメラでうまく縞ノイズが除去できるかもう少しだけ試してみたいと思います。(2018/2/17追記: 試しましたが、やはりほとんど効果はありませんでした。モノクロでいつか試すことにしたいと思います。)


それにしてもPixInsightの操作方法にもだいぶん慣れて来ました。今回はフラットの補正がステライメージに比べて操作できる箇所が何もないのが少し気になりました。そのためか、まだ右側上部の大きなアンプノイズがフラット補正で取りきれなくて残ってしまっています。それでも他に色々いじれるパラメータがあるのはさすがです。昨日からまた雪が降り続いています。しばらくは天気は期待できなさそうなのでまた画像処理と機器の整備くらいになりそうです。

PixInsight(以下PI)の続きです。今日はLinear Stageについて書いておきます。

さて今日の材料は、しし座の三つ子銀河、通称トリプレットを3分露光で60枚、計3時間ぶん撮ったものです。FS-60QにASI294MCのセット、Advanced VXにPHD2でガイドなどは前回M33のときと同じです。これらをPIのバッチ処理でインテグレート(コンポジット)までしました。M33と同じく斜めの縞ノイズも、多少はマシですが見えてしまっています。比較合成したものを見ると、やはりガイドがずれていってしまっています。


ズレは前回より小さくて、3時間で30秒程度でしょうか。縞ノイズは嫌なので、前回のように「Maximum」、「No normalization」でIntegrateしたものを使用します。

一応縞ノイズを比べます。デフォルトの「Average」、「Aditive with scaling」でIntegrationしたものと


「Maximum」、「No normalization」でIntegrateしたもの


です。やはり今回も縞ノイズに関してはあからさまに違いが見えていて、後者の方が圧倒的にいいです。それに加えて前者ではアンプノイズがまだ結構目立つくらいに残っています。このアンプノイズはASI294MC共通の欠点らしくて、どの個体もこの位置にアンプノイズが存在するようです。でもこの前者の画像を見ていると、ダーク補正が本当にうまくできているか疑問に思えてきました。違いはIntegrationのところだけのはずなので、ダークフレームによる補正の違いはないはずなのですが...。いずれにせよ、かなり差があるのでこれ以降は後者の方を使います。


Linear Stageでやるべき主なことは3つ、

1. バックグラウンドを平らにする、カブリ補正のようなもの。
2. ホワイトバランスを揃える。
3. 色のキャリブレーションをする。

です。それぞれについてやりかたは何通りかあるみたいで、

• 1と2は「Process」->「BackgraoundModelization」->「AutomaticBackgroundExtraction」もしくは「Process」->「BackgraoundModelization」->「DynamicBackgroundExtraction」
• でまとめてできます。
• 2として「Process」->「ColorCalibration」->「BackgraoundNeutralization」をする方法もあるみたいなのですが、うまくいく場合とうまくいかない場合があるので、今では使っていません。
• 3は「Process」->「ColorCalibration」->「ColorCalibration」や「Process」->「ColorCalibration」->「PhotometricColorCalibration」などです。

DynamicBackgroundExtraction(DBE)が結構簡単で優秀みたいなので、今回はこれを使ってホワイトバランスまでを処理します。

1. まずIntegrationした画像を開きます。次にメニューから「Process」->「BackgraoundModelization」->「DynamicBackgroundExtraction」と選んで、設定画面を出します。
2. その状態で画像の星や星雲などがない暗い点を10から20個くらい選びます。設定画面の上の左右の矢印で選んだところのプレビューが出るので、あまりにおかしいところは赤いxじるしで選択から外します。
3. DBEの設定画面の中の「Target Image Correction」で「Subtraction」を選びます。これを選ばないと出来上がった画面が出て来ません。
4. DBEインスタンスを画像に放り込むか、下のチェックマークをクリックして実行します。

その時の画面が下になります。左がIntegration後すぐの画像、右の上の画面が適用後。右の下が補正分です。もともと青にかなり酔っていたので、青の補正がされているのがわかります。フラット補正はしてあったので被りや周辺減光に相当するのはほとんど目立っていません。出来上がった右上画面のバックグランドがホワイト化されているのもわかります。



出来上がった画面をHistgramTransformation (HT)で見てやるとホワイトが揃っているのを確かめることができます。必要ならばこの後にBackgraoundNeutralizationをするのもいいみたいなのですが、今回は省きます。


上のDBEをするのに必要だと思われるPixInsightの特殊な操作方法について書いておきます。

• 処理を実行するのに、下の丸ボタンを押してもいいのですが、Instanceを作る左下の三角じるしをドラッグして適用したい画像に放り込むと、その効果が適用されます。でもうまくいくときとうまくいかない時があります。xが出たり、何も出ないとうまくいかなくて、チェックマークが出るとうまくいきます。どうやったらうまくチェックマークになるのか未だによくわかりません。パッと入れるとうまくいくことが多いのはなぜでしょうか?
• ScreenTransferFunction(STF)で簡易的にトーンカーブをいじって見やすくしてまずは把握する。この見やすくするというのは、SharpCapのヒストグラムの稲妻ボタンでトーンカーブをいじって電視観望で見やすくするのと同じ概念です。というより多分PixInsightからヒントを得てSharpCapに移植したみたいに思えます。試しに、HistgramTransformation (HT)画面とSTFバー画面を出しておいて、STF画面の放射能マークみたいな「Auto Stretch」ボタンを押してから、左下の三角じるしをドラッグして、インスタンスをHT画面の一番下の三角と四角と丸があるラインらへんにドロップすると(ものすごくわかりにくい操作方法です!)、トーンカーブの形がSharpCapのオートボタンを押してできるトンカーブとほとんど同じ形になることが確認できます。
• STFは見かけ上の画像処理なので、Auto Stretchをした画像を保存しても、元の画像のままです。
• ちなみにSTFの効果を効かせた状態で画像を保存するためには、上に書いたようにHistgramTransformation (HT)画面を出して、STFのインスタンスをHT画面の一番下の三角と四角と丸があるラインらへんにドロップして、さらにHTのインスタンスを画像にドロップして初めて実際の処理がなされます。それを保存すればやっとSTFを適用した画像を保存するということができます。
• 各処理画面の下のところに白丸がある場合、Real-TIme Previewを見ることができます。プレビューで効果を確認して、パラメーターが決まったらプレビューを閉じて、オリジナルの画面にインスタンスを放り込むというやり方が主流のようです。

• Previewという概念が特殊です。画像を開いている時に、上のアイコンの中の左から12番目くらいのフォルダのような形の「New Prview Mode」を選ぶと、画面の中の一部を選ぶことができます。プレビューもどの状態で画像の一部を選択すると、「Previwe01」とかいう領域が選ばれるとともに、左横のタグに同じ名前のものができます。この状態になって、初めて画像処理の画像の一部の選択、例えばバックグラウンドの領域選択などでこのプレビューを選ぶことができるようになります。
• Readout modeは上のアイコン群の左から7番目にあり、デフォルトのモードになります。結構便利で、このReadout modeの時に画像の上で左クリックすると、拡大して画像を表示してくれて、マウスポインタが指している場所の色などを数値で出してくれます。Preview画面でもこのReadout modeは使えるので、Previewで暗い部分を選んで、さらに拡大して暗い部分の値を読み取ることができるわけです。

今回のところまでで、やっとPixInsightの全機能の1割くらいでしょうか。摩訶不思議な操作方法は、いろんな意味でもう「僕は嫌だ」状態です。とりあえずここまでで疲れ果てたので、Photoshopに持っていって簡単に仕上げてみました。



少し飛んでいるところもあったりしてまだ色々PIを使いこなすに至っていません。3秒露光の画像も撮ってあるので、HDR合成とか星マスクとかやって、もう少し時間をかけて仕上げてみたいですが、気合が続くかどうか。

次はNon-Linear Stageに挑戦ですが迷っています。Linear ProcessingまではあからさまにPixInsightは面白い機能が目白押しのはわかりました。Non-Linear Processingを含めて最終仕上げまで全てをPIでやることも可能みたいですが、Non-Linear ProcessingになったらPhotoshopなどに任せてしまってもいい気がします。PIの有利な点はマスクを簡単に作れるところでしょうか。これは結構魅力で、ここで作ったマスクをPhotoshopに持っていくのとかでもいいのかもしれません。

あ、あとPixInsightのライセンスを購入しました。まだ試用期間も残っていて、230ユーロと結構な値段ですが、その価値はありと判断してです。
 

さて今回M33を撮影したので、Pixinsightのバッチ処理に挑戦しました。ちょっとややこしいですが、多少癖がわかったのか、前回ほど戸惑うことはないです。

バッチ処理は「Script」メニューの「Batch Processing」->「BatchPreprocessing」を選ぶことから始まります。下のAddボタンを押してLightフレーム、Darkフレーム、Flatフレームなどを登録していきます。ここら辺まではいいのですが、最初はやはりなかなかうまくいきません。迷ったところをこれまた全部書いておきます。

• Debeyerできない -> 右側のCFAimagesにチェックを入れるとできるようになる。
• Cosmetic CorrectionのTemplate iconが選べない。-> これは特に分かりづらかったです。BatchPreprocessingに入る前に、あらかじめ「Preprocessing」の中から「CosmeticCorrection」を選び作っておく必要があります。前回の記事で説明したように、ファイルを選んで実行までしてから、(2018/3/22変更)CosmeticCorrectionでホットピクセル除去やクールピクセル除去のやり方を指定するだけでよく、ファイルまで選ぶ必要はありません。その後、CosmeticCorrection画面の左下の三角をクリック枠の外に出すと「Instance」が作成されます。これをBatchPreprocessingで指定するみたいです。「CosmeticCorrection」できたファイルを消したりしてしまうと、たとえインスタンスだけ残っていてそれを指定しても、エラーが出ます。
• 「CosmeticCorrection」で一部の枚数だけ使って処理したインスタンスを使って、多数枚のLightフレームは処理できるのか? -> 問題なくできるみたい。でも、これで本当に全部のファイルのhot/coolピクセルが処理されているかは未検証です。念のため全Lightフレームを使って処理するようにしました。(2018/3/22変更)そもそもCosmeticCorrectionでホットピクセル除去やクールピクセル除去のやり方を指定するだけでよく、ファイルまで選ぶ必要はありません。
• 一旦バッチファイルの画面を閉じてしまうと、選択したファイルも全てリセットされる。インスタンスを残しておいても、スクリプトファイルのソースみたいなのが出てくるだけで、元の画面が出てこない。 -> 仕様みたいです。何か回避策はあるのでしょうか?(2018/3/22追加)-> 左下の三角を枠外にドラッグ&ドロップしてインスタンスを作って置けば後から再度開くことができることがわかりました。ただ、開く時にインスタンスを右クリックして「Execute in the global context」を選ぶと物と画面に戻ることができて編集を再開できます。
• ImageRegistrationのDrizzleの意味がわからない。 -> とにかくチェックしないとファイルが出力されない。最終画像も出ない。 (2018/3/22追加)->普通のDrizzleの意味で、解像度を上げるのですが、そのためのデータを出力するだけで、実際に出力ファイルの解像度が上がるわけではないみたいです。なので、チェックは外してもいいとのことですが、チェックしないとファイルが出力されないこともあったので、とりあえずチェックしてあります。
• 星像が流れていないかなど、撮影後のfitsファイルの確認がしにくい。-> Canonカメラでの撮影の場合JPEGも残しているのと、RAWファイルのCR2形式はWindowsでもMacでも簡単にプレビューできるので便利。その一方、fits形式のプレビュー的なアプリはなかなかなく、今の所Pixinsightで全て開くしかない。 (2018/3/22追加) -> メニューの「Batch Processing」「SubframeSelector」というバッチ処理で星像の肥大度と偏心度などをみて自動判別するとても便利な機能があります。そのうちに解説します。
• Lightフレームだけではダメみたいで、少なくともDarkかFlatかBiasが一枚はないとダメみたいです。
• 右側の「Registration Reference Image」は必ず一枚Lightフレームを選ばなくてはならない。
• Output Directoryも選ばないと怒られる。
• Biasフレームは必要？ ->  (2018/3/22変更) 冷却CCDとかでは必要みたいです。常温のCMOSカメラは?PixinsightではBiasは必ず取った方がいいみたいです。明らかに処理に差が出るようです。今回はとりあえず、よくわからないので撮ってません。調べてみるとBiasフレームとは、レンズにキャップをした状態にし、ライトフレームと同じISO感度かつ「最短シャッタースピード」で撮ったもののようです。簡単そうなので、次回撮影では撮ってみます。
• Flatフレームもダークで補正されたほうがいいはずなのですが、実際に補正はされるのでしょうか?できたファイルからだけではよくわかりません。→ biasはFlatにもダークにも適用されます。FlatdarkはPixInsightでは必要ないそうです。
• 実行前に「Diagnostics」ボタンを押すと、問題があるかどうかわかる。準備ができたら「Run」ボタン。

これで待っているとコンポジットされた画像が無事にできます。これ以降のバックグラウンドの処理などのLinear Stageの解説は次回に続きます。

今回も疲れてしまったので、ここからはいつも通りSteller Image8やPhotoShopなどで処理しています。

さて今回の処理はM33ですが、機材はFS-60QにASI294MCをつけて、Advanced VXをASI178MCと50mmのCマウントレンズを使い、PHD2でガイドしたものです。撮影はSharpCapで行いました。ASI294MCのゲイン270、各露光時間は5分間で合計25枚、計2時間5分になります。

そこそこの長時間露光になっているのですが、これを処理すると「縞ノイズ」が盛大に出てしまうことがわかりました。



上の画像は、Pixinsightでバッチ処理でコンポジットした画像をSteller Image8に送り、「オートストレッチ」でホワイトバランスを整えてから、「チャンネルパレット」の「σ(1,3)」を押しただけの画像です。画像をクリックすると縦方向に少し斜めの線がたくさん見えると思います。実はこれまでも長時間撮影で何度か遭遇してボツにしてきた経緯があるのですが、そろそろ向き合わなければならない時期にきたみたいです。

この縞ノイズというのは、長時間露光の際に一般的に出てくる問題で、ガイドをしていても機材のたわみなどで少しづつ星像がずれていってしまうために起こるものです。実際、比較明合成で見てみると、縞ノイズの方向とずれの方向が一致しているのがわかると思います。



ちなみに、Pixinsightで比較明合成をするには、原理的にはバッチ処理の中の「Image Registration」の過程を抜いてIntegrationすれはいいので、今回はバッチ処理でできたoutputファイルがあるディレクトリの中のcalibrated/light/debayeredの中のファイルを全て「Process」メニューの「Preprocessing」の「Image Integrartion」でコンポジットします。そうすると、上に示したような比較明合成画像が出来上がります。

さて、この縞ノイズをなくすには機材のたわみなどを極限までなくし、ガイドの精度を上げることなのですが、今回のズレも画像から計算すると2時間でわずか約40秒と決して悪いわけではありません。精度を上げる方向で攻めるのは普通は難しいので、ディザリングなどで撮影時にわざと規則的に画角を繰り返しずらしていくことで、縞ノイズの影響を少なくするような方法をとることができるようです。ここで一つ問題が出ます。今回の撮影でも使ったSharpCapだとディザリングは難しいみたいなのです。撮影の合間にずらして揺れが落ち着くまで少し待つということを繰り返すのですが、SharpCapの撮影は基本的に連続で、ずらしている間に露光を止めることができないようなのです。手持ちのEOSを使う場合はBackYard EOSとPHD2の組み合わせでディザリングももんだいなくできるようですが、CMOSカメラだとAPT(Astro Photography Tool ) などを使う必要があるみたいで、お気に入りのSharpCapが使えません。

ディザリングはおいおい考えるとして、Pixinsightで比較明合成の仕方を探る時に色々試していて面白いことに気づきました。Image Integrationのオプションの違いで明らかに縞ノイズの出方が違うのです。関係するオプションは2つで、「Combinarion」と「Normalization」です。全部のオプションを試したわけではないですが、Combinationでは「Average」と「Maximum」で明らかな違いがありました。またNormalizationではデフォルトの「Aditive with scaling」と「No normalization」でもCombinationと合わせると明らかな違いがありました。結果を画像で示しておきます。

まず、2つ上の画像と同じものですが、デフォルト設定でCombinationは「Average」、Normalizationは「Additive with scaling」となります。


次に、Combinationを「Maximum」に変えます。画像処理は上と同じでSteller Image8のオートストレッチとチャンネルパレットのσ(1,3)のみです。

「Maximum」、「Additive with scaling」

明らかに縞ノイズが減っているのですが、少しわかりにくいかもしれません。

次にデフォルトの設定からNormalizationを「No normalization」にします。Combinationは「Average」のままです。に変えます。

「Average」、「No normalization」

これは一見ほとんど同じに見えるかもしれません。

最後に両方ともデフォルトから変えて、Combinationを「Maximum」に、Normalizationを「No normalization」にします。


それでも縦縞はまだ残っていますが、こちらはパッと見ただけでわかるくらい縦縞が減っています。

比較した画面です。


こうやってみると、元の画像に細かいノイズがのっかただけのように見えないこともないです。それでもその後の処理では大きく違うこともわかりました。実際に「Average」、「Additive with scaling」と「Maximum」、「No normalization」を比較する意味で、真面目に画像処理してみました。画像をクリックして拡大してみると結果は一目瞭然です。(追記: 次の日見たら後者の方がぼかしてあり比較するのにあまり適していなかったので、処理を同じようなものに合わせました。)

「Average」、「Aditive with scaling」

処理をしていても、デフォルト設定の「Average」、「Additive with scaling」方は縞を消さなくてはいけないと思い、かなり不自然な処理になってしまっています。それでもまだ全然消しきれていません。一方、「Maximum」、「No normalization」の方は処理中も縞をほとんど気にすることなく、画像処理に集中できます。もちろん完全に縞ノイズが消えているわけではないです。また、他のパラメーターでさらに改善する可能性もあるかもしれません。


Pixinsightはまだ使い始めたばかりで右も左も分からないので、今回の試みがごくごく一般的なテクニックなのか、それともあまり知られていないものなのかもよくわかりません。洋書の「Inside PixInsight」は買ってあるので、該当する箇所を読んでみたのですが、大したことは何も書いていなくて、Combinationに関しては「Averageを使え」だけです。Nomalizatioinに関しては、ある章では「バイアスを履かすのを保つためにNo normalizatoinを選べ」とかいてあって、別の章では「Additiveは少なくとも使え、Scalingは露光時間が違う場合は使ったほうがいい」とあるくらいで、ほとんど中身の説明はありません。ヘルプのドキュメントをよく読めとも書いてあったので読んでみました。ヘルプの方が確かに少しマシですがそれでも「Averageは一番いいS/Nになる」くらいと、「NormarizationはバックグランドをScalingはばらつき具合を合わせる」というくらいのことしか書いてありません。「ScalingはS/Nを良くする」とも書いてあるので、もしかしたらS/Nを良くするというところの処理が悪さをして、縞ノイズが出る出ないに関わっているのかもしれません。何れにせよアルゴリズムは不明なので、どのような処理をやっているかがわかるようなレベルではないです。

それにしてもPixInsight奥が深すぎます。かなりブラックボックスです。まだしし座のトリプレットの未処理画像が残っているので、引き続きもう少し触ってみます。