連休中にε130Dのテスト撮影をしているのですが、その画像処理の過程で面白いことがわかりました。このネタだけで長くなりそうなので、先に記事にしておきます。



今回ε130Dで初の撮影を進めています。満月直前で明るいので、ナローバンド撮影です。初めての機材なので色々トラブルもありますが、それらのことはまた次の記事以降で書くつもりです。とりあえず2日かけてなんとか約2時間半分のHα画像を撮影しました。細かく言うと、ASI6200MM Proのbin1で1時間ぶん、かなり暗かったのでその後bin2で2時間半分撮影しました。

その後、まだ仮処理段階のbin2のHα画像を見てびっくりしました。bin2撮影の2時間半ぶんをインテグレートして、BlurXTerminator(BXT)をかけて、オートストレッチしただけですが、なぜかわからないレベルのすごい分解能が出ています。下の画像はペリカン星雲の頭の部分を拡大して切り出しています。


昔FS-60CBとEOS 6Dで撮ったものとは雲泥の差です。


ちょっとビックリしたのでTwitterに速報で流してみたのですが、かなりの反響でした。分解能がいいと言われているε130DにモノクロCMOSカメラなので、ある程度分解能は出ると予想していましたが、予想以上のちょっとした魔法クラスです。

その後、画像処理がてらいろいろ検証を進めていたのですが、魔法の原因の一つは少なくとも判明しました。ちょっと面白いので検証過程を紹介しつつ、謎を解いていきます。



まず、今回大きなミスをやらかしたことです。テスト撮影ではbin1とbin2の2種類を撮ったのですが、それらの画像をPixInsightで同時に処理していました。2種類のマスターライト画像が出来上がるわけですが、ここで問題が起きていたことに後に気づきました。

reference画像をオートで選択していたのですが、そこにbin1のものが自動で選択されてしまっていたのです。その結果、bin2の低解像度のものもregistration時に強制的にbin1のものに合わせられてしまい、高解像度になってしまっていました。その状態に気づかずにBXTをかけてしまい、予期せずして恐ろしい分解能の画像になっていたというわけです。

その後、気を取り直し再度普通のbin2画像を処理して比較してみると、いろいろ面白いことに気づきました。メモがわりに書いておきます。



まず、BXTのパラメータですが、恒星の縮小とハロの処理は共に0としてしないようにしました。背景の青雲部の詳細を出すために、PSFを7.0にしてSharpen Nonstellerを9.0にします。

これをbin1画像に適用してみます。この中の一部をカットしたのが以下です。最初の画像と同じものです。少し出しすぎなくらいのパラメーターですが、まあ許容範囲かと思います。


これをそのまま同じBXTのパラメーターでbin2画像に適用してみます。明らかに処理しすぎでおかしなことになっています。許容範囲外です。

次に、bin2画像は解像度が半分になっていることを考慮し、PSFを7.0から3.5にします。するとbin1でPSF7.0で処理した程度になります。これをbin2画像に適用します。


bin1にPSF7.0で適用したのと同じくらいの効果になりました。これでbin1とbin2に対するBXTの効果が直接比較ができるようになったと考えることができます。

このことはまあ、当たり前と言えば当たり前なのですが、BXTのPSFは解像度に応じて適時調整すべきという教訓です。もちろんオートでPSFを決めてしまってもいいのですが、オートPSFはいまいち効きが悪いのも事実で、背景の出具合を調整したい場合はマニュアルで数値を入れた方が効果がよく出たりします。



referenceで解像度が倍になったのと、drizzleで2倍したものの比較をしてみました。これはほとんど違いが分かりませんでした。下の画像の左がreferenceで解像度が倍になったもの、右がdrizzleで2倍にしたものです。かなり拡大してますが、顕著な差はないように見えます。

これにBXTをかけた場合も、ほとんど違いが分かりませんでした。同じく、左がreferenceで解像度が倍になったもの、右がdrizzleで2倍にしたものです。

この結果から、わざわざbin1を撮影してフィットとかしなくても、bin2でdrizzleしてしまえば同様の分解能が得られることがわかります。



次に、bin2で撮影したものと、bin2で撮影したものをdrizzleで2倍にした場合を比べてみます。左がbin2で撮影したもので、右がbin2をdrizzleで解像度を2倍にしたものになります。左のbin2の拡大はPhotoshopで細部を残しすようにして2倍にしましたが、やはり一部再現できてないところもあるので、もと画像を左上に残しておきました。

それでもちょっとわかりにくいので、PCの画面に出したものをスマホで撮影しました。こちらの方がわかりやすいと思います。左がbin2で撮影したもので、右がbin2をdrizzleで2倍にしたものです。(わかりにくい場合はクリックして拡大してみてください。はっきりわかるはずです。)

ぱっと見でわかる効果が微恒星が滑らかになることです。ですが、背景に関してはそこまで目に見えた改善はなさそうに見えます。

ところが、これにBXTをかけた場合、結果は一変します。明らかに2倍drizzleの方が背景も含めて分解能が上がっているように見えます。（と書きたかったのですが、どうも画像を2倍に大きくするときにやはり補正が入ってよく見えすぎてしまい、右とあまり変わらなく見えます。ここら辺がブログでお伝えできる限界でしょうか。実際には左上の小さな画像と、右の画像を比べるのが一番よくわかります。)

同じくわかりにくいので、これもPCの画面に出したものをスマホで撮影しました。左がbin2で撮影したもので、右がbin2をdrizzleで2倍にしたものに、それぞれBXTかけています。

この右のものは、最初に示したbin1画像を参照してしまって予期せずして解像度が倍になった場合の結果とほぼ等しいです。

どうやら「BXTは画像の解像度を上げてから適用すると、背景の分解能を目に見えてあげることができる」ということがわかります。解像度を上げたことで情報をストックする余裕が増えるため、BXTで処理した結果をいかんなく適用保存できると言ったところでしょうか。言い換えると、BXTが普通に出す結果はまだ表現しきれない情報が残っているのかもしれません。これが本当なら、ちょっと面白いです。



では、解像度増しでBXTで分解能が増したように見える画像を、再度解像度を半分にして元のように戻した場合どうなるのでしょうか？比較してみます。左が1で得た「bin2にBXTをPSF3.5で適用した画像」、右が「一旦解像度を増してBXTをかけ再度解像度を落とした画像」です。


結果を見ると、そこまで変化ないように見えます。ということは、解像度自身でBXTが出せる分解能は制限されてしまっているということです。

ここまでのことが本当なら、BXTの能力を引き出すには、drizzleで画像自身の解像度を上げてからかけたほうがより効果的ということが言えそうです。



以上の結果をまとめると、

• drizzleは適用した方が少なくとも微恒星に関しては得をする。
• BXTと合わせると背景でも明らかに得をする。
• drizzleして分解能を上げるとBXTの効果をより引き出すことができる。

ただしこのdrizzle-BXT、拡大しないとわからないような効果なことも確かで、そもそもこんな広角の画像で無駄な分解能を出して意味があるのかというツッコミも多々あるかと思います。それでも系外銀河など小さな天体にはdrizzle-BXTは恩恵がある気がします。まあ取らぬ狸の皮算用なので、小さな天体で実際に検証してから評価するべきかと思います。

今回の効果はおそらく意図したものではないと思いますが、BXT ある意味すごいポテンシャルかと思います。ここまで明らかに効果があると思うと、過去画像もdrizzleしてもう少しいじりたくなります。