ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ:画像処理 > 再処理

以前、10月に夜の撮影のリハビリでサドル付近と魔女の横顔星雲を撮影しました。


露光時間不足だったので、サドル付近は撮り増ししたのですが、魔女の横顔星雲もその後、何度かに分けて撮り増しました。でも失敗も多くて時間がかかってしまったが、なんとか画像も溜まったので、再処理してみました。


不調で何度か撮影する羽目に

計3回取りまししたのですが、撮影時の失敗が多かったです。

10月29日はRとB画像は撮影できましたが、寝てしまった後も撮影を続けていて、その後ピントが全然合わなかったようで、GとA画像を丸々3時間20分ぶん捨てることになりました。不思議なのは、EAFの記録を見てもきちんと測定できていたことです。下の画像がその記録なのですが、中心が5924と出ているのに、なぜかセットされたのは6423(下の画像の左上の数値)となっていることです。

キャプチャ

ズレが 6423 - 5924 = 499 と、500に近いので、何か一回分大きく動かすボタンが押されてしまったような感じです。でももう寝てしまっていたので自分でミスるはずもなく、多分NINAの何かの不具合かと思っています。

その後11月22日に、前回撮り逃したGとAを撮り直しますが、その際も寝てしまった後に撮影したL画像のピントがずれてしまっていて、3時間ぶん丸々捨てることになりました。どうやら、オートフォーカスのところでオフセットを使用するように設定してしまったのが悪さをしているようです。そこをオフにしてからは、今のところ変なピントミスは出ていないですが、もう少し様子を見る必要があるでしょう。

さらに翌日の11月23日に、前日撮り逃したLを撮影しましたが、結構流れてしまう画像が多かったです。気づいてキャリブレーションをやり直したりしたのですが、その後雲が出てきてしまい、あまり枚数を稼ぐことができませんでした。しかも、後でわかるのですが、赤道儀の反転後はこれまで合っていたフラットが合わないということが判明しました。なので結局前半しか使えずに、トータルではこの日全部で6時間20分撮ったうちの、わずか50分ぶんしか使うことができませんでした。それでもRGBとLRGBでは微恒星や、星雲の細かい構造に差は出たので、Lを使うことにしました。


画像処理

画像処理の話に移ります。RGBは5分露光が前回処理した時の分も含めて、それぞれ12枚、13枚、13枚となりました。まだ枚数は多くないですが、撮り増しする前の4枚、3枚、4枚というとんでもない短さよりは遥かにマシです。Lも上に書いたように結局10枚と多くはないですが、それでも使わないよりは使った方が明らかに効果があったので、LRGB合成で進めることにしました。

LRGB合成は結構曲者で、なかなか色が出ないと困っている方も多いようですが、Lで分解能を出そうとすると合成直後は下の画像のように一見モノクロかと思うくらいになってしまいます。

Image51s

これでも色の情報としては残っているので、例えばCTのSaturationで彩度をかなりキツく出してやると色が出てきます。
Image51_CTs

ここらへんのことは以前M106を処理する時に検証したので、私も今回もそのページを参照しながら進めました。


逆に、LRGB合成直後に色が残るくらいにしてしまうと、Lが全然生きていなくて分解能が実質出ていないということもM104を処理した時に実感しています。


まとめると、RGBとLを使ってLRGB合成をするときは、Lの比率を十分に高くして、Lが生きて分解能が良くなるような状況で画像処理を進めること。その際、一見色が全く出ていないように見えますが、情報としては残っているので、その後彩度を十分に上げてやることが重要というわけです。

ただし、RGBのそれぞれの色のフラット化がうまくいっていない場合などは彩度を出していくと画面内で色のばらつきが出て、メチャクチャな色に見えてしまうことがあります。その場合ですが、今はMGCがあるので、それを使うのが効果的なのかと思います。

上の画像をさらに強度にストレッチしてみると、今回は一見下のような画像が出ました。赤と緑が馬渡に混ざったような模様が見えています。
Image51_CT_more_s

最初フラット化が全然うまくいっていないのかと思っていたのですが、例えば背景に赤い模様が出ているのは、下の画像のようにHαで撮影した時の構造と一致していることがわかったので、こちらは単に勘違いでした。
drizzle_integration_A_ABE1_crop_s

LRGB段階での背景の村のように見える模様は、その後、上の画像のように別途Hαで撮影した画像を合成していくので、まともに見えるようになってきます。


またしても迷光が

さらにLRGB画像の処理を進めていき、恒星を分離して背景だけを見てみると、なくなっていたはずのε130D特有のリング状の模様のズレが出てしまっていることがわかりました。

Image42_HT_NXT_more_s

「あれ?これ前回の時にフード無しで撮影して全然出なくなったのではなかったのか?」と思い返して、いろいろ調べてみました。

どうやら今回もRGB画像では全くズレは出ていなくて、L画像のみに出ていることがわかりました。もっと調べてみようとして、L画像の一番最初と一番最後のもので比較してみたら、最初はリングは出ていないのに、最後はリングがはっきりと出ていることがわかりました。何が違うんだろうと思ってよく見てみたら、赤道儀の反転で画像が反転していたのです。反転前の画像には一切リングは出ていないのに、反転後には全てにリングが出ています。どうも撮影時の光の入り具合でフラット画像が合うか合わないかが決まるようです。

今回は結局ずれのでていない前半の10枚だけをL画像として、反転後のL画像は捨ててしまいました。一つ試したいのは、フラット画像を撮影する時に、鏡筒を上下逆にして撮影したものを反転後の補正に使えばいいのかもしれません。フラット撮影は昼間の部屋で白い壁を写しているのですが、壁の明るさも一様ではなくて、どうしても窓に近い方が明るくなってしまいます。その輝度変化に対して、鏡筒の迷光の強弱が反転してしまい、過補正および補正不足になるところがリング状にでてしまっているように見えます。鏡筒反転フラット撮影でそれが消えるのではという期待です。いつか時間がある時に試してみようと思います。


LRGB画像にHαを合成

その後、Hα画像をPhotoshopのスクリーンで加えて仕上げます。MGCではHαの補正はあまりきちんとできないようなので、Hαの輝度バランスがどこまで正しいのかはちょっと微妙です。それでも、淡いところまでHαの構造が存在するので、できるだけ表現してみました。魔女の横顔星雲本体からHαが透けて見える様子もわかるかと思います。

「IC 2118: 魔女の横顔星雲」
Image51_CT_BXT_SPCC_MGC_AS_GHS_GHS_HT_SCNRg_SCNRr_NXT4_cut_ss
  • 撮影日: 2025年10月18日1時5分-2時8分、10月30日0時7分-1時46分、11月22日21時51分-23日1時55分、11月23日23時15分-24日3時41分、
  • 撮影場所: 富山県富山市自宅
  • 鏡筒: TAKAHASHI製 ε130D(f430mm、F3.3)
  • フィルター: ZWO製 R、G、B、L、Barrder製 Hα
  • 赤道儀: Celestron製 CGEM II
  • カメラ: ZWO製 ASI6200MM Pro (-10℃)
  • ガイド:  f120mmガイド鏡 + ASI290MM、PHD2によるマルチスターガイドでディザリング
  • 撮影: NINA、bin2、Gain 100、露光時間5分、R: 12枚、G: 13枚、B: 13枚、L: 10枚、A: 36枚の計85枚で総露光時間7時間0分
  • Dark: Gain 100、露光時間5分、温度-10℃、117枚
  • Flat, Darkflat: Gain100、露光時間 R: 0.03秒、G: 0.03秒、B: 0.03秒、L: 0.01秒、A: 0.5秒で全て64枚
  • 画像処理: PixInsight、Photoshop CC

今回Hα画像をかなり強調して構造を出してみましたが、これはあくまでHα線でみた時に見える構造というだけで、暗い空でブロードで見る場合とは、構造も色もまた違ったものが出てくるのかと思います。


恒例のAnnotateです。たくさんの小さな銀河があることがわかります。
Image51_CT_BXT_SPCC_MGC_AS_GHS_GHS_HT_SCNRg_SCNRr_NXT4_cut_ss_an

特に中心部は形がわかる銀河がいくつもあって、面白いです。
Image51_galaxy


まとめ

無事に撮りましも終えて、やっと魔女の横顔星雲も霧がついた気がします。10月の撮影のRGB撮影でも赤い構造が少し見えていたので、ここをHαで見てみたらどれくらい模様があるのだろうというのが今回の鳥マシの動機でした。でも何度が撮影ミスがあったので、やはりまだ夜の撮影は完全復帰とは言い難い気がしています。

夜の撮影に関しては、新しい機材を試してみたいと思っています。私としてはちょっと珍しい機材です。まあ結果が出るまで時間がかかりそうなので、うまくいったらまた報告します。


前回の記事で、週末金曜にレモン彗星を撮影した話を書きましたが、雲が多くて時間をかけることができませんでした。その後スワン彗星に移るというてもあったのですが、レモンさんがうまくいかなかったのとお腹が空いたので、まだ19時過ぎでしたが、もう諦めて自宅に帰ってしまいました。それでも天気は良かったので、そのまま前週の短時間撮影の撮り増しをすることにしました。


撮り増し撮影開始

時間的には夕食を食べた後の20時過ぎくらいなので、まずはサドル付近です。前週の撮影は雲も多くて、使えたものはHαが5分が5枚、OIIIに至ってはわずか3枚で、時間的には合計40分と十分とは言い難い状況でした。

今回撮影したかったのは、まずはR、G、B画像です。恒星の色を出すことと、背景が赤一辺倒になるのを防ぐ目的です。R、G、Bをそれぞれ5分x6枚撮影し、その後足りなかったOIII画像を15枚、Hα画像を12枚としました。結局OIIIの途中で雲が出てしまい、Hαの追加は取れませんでしたが、Hαはかなり濃く出るのでおそらく問題ないでしょう。結局使えたのが、RGBは6x3枚全部、OIIIは11枚でした。前回の分と合わせて、RGBがそれぞれ6枚、Hαが5枚、OIIIが14枚になります。全て5分露光です。

晴れていたらその後魔女の横顔星雲も撮り増しする予定でしたが、雲で厳しそうなので、サドル付近が終了した時点で撤収としました。

枚数的にはもう少し増やしたかった気もしますが、ノイズ処理を丁寧にすることであまりノイズ感が出ないように仕上げることができたのかと思います。ノイズ処理は最近はNXTをメインで使っています。今年2月のアップデートでのカラーノイズの対応と、高い空間周波数と低い空間周波数を分けることで、ノイズをあまり不自然にならないようにできます。

今回の撮影もフードは取り付けませんでしたが、前回撮影したフラット画像を使うことで、今回も迷光は全く出ませんでした。フード無しのフラット補正でうまくいくというのは、再現性もありそうということがわかってきました。


画像処理

R、G、B画像にも構造は十分に見えています。これはHαやOIIIだけでは表現しきれない模様があることを意味しています。画像処理は、最初はR、G、B画像のみでRGB合成をして、MGCまでかけます。これで大まかにはおかしな勾配がないことがある程度保障されます。構造は複雑ですが、白に近い色が多くて、赤色や青色の単色に近い成分は思ったより少ないです。

これだけだとさびしいので、Hα画像とOIII画像でAOO合成をして、こちらもナローバンドで(擬似的ですが)MGCを適用します。ナローだとしても、大まかな勾配を無くしておきたいという目的です。

R、G、BとHαとOIIIをどうやって混ぜていくかですが、今回はPhotoshopでRGB画像にAOO画像をレイヤーの比較 (明) で合わせて、明るさを適度に調整しました。特にRGB画像のGはAOO画像の比較的暗いところに面白い構造を出してくれます。必ずしもこの構造が正しいとは限りませんし、そもそも正しい構造なんて誰も定義できないと思うので、好みで見栄えがいいようにしています。仕上がりとしては赤だけでない色彩豊かな、淡いところの構造も複雑な色で出ていると思いますが、どうでしょうか?

ASI6200MMはbin1だと解像度が高くなりすぎて1枚1枚のファイルサイズも大きくなるので、前回も今回も含めて通常はbin2で撮影しています。今回の画像処理では、分解能を出すために2倍のDrizzle処理をして、そこにBXTをかけています。

bin2だとピクセルサイズが7,52μmになり、より明るく撮影できるので信号的に有利になります。また、光害地での撮影では背景光のショットノイズが支配的で、読み出しノイズは効いてこないので、S/N的にもbin1で撮影するよりダイレクトに有利になります。

まとめると、分解能的にはbin2の方が不利なのですが、bin1だと暗くなるのでS/N的には不利になるのと、drizzleとBXTで明らかな分解能の向上が見られるので、トータルではbin2の2倍drizzle+BXTが、今の状況では効率的にはいいのかと思っています。


結果

結果ですが、全体像としては以下のようになります。430mmでフルサイズなので、かなりの広角になります。サドルと三日月星雲が十分入るくらいになります。解像度的にはdrizzle x2をしているのでbin1相当なのですが、そのままだと大きすぎてブログにアップすることもできませんので、全体像のみ解像度を縦横半分に落としてbin2相当にしています。

「サドル (Sadr) 付近」
Image25_SPCC_MGC_BXT_GHS_GHS_NXT_HT_more_back2_half_cut
  • 撮影日: 2025年10月17日21時43分-23時51分、10月24日20時30分-23時9分
  • 撮影場所: 富山県富山市自宅
  • 鏡筒: TAKAHASHI製 ε130D (f430mm、F3.3)
  • フィルター: Baader製 Hα 6.5nm、OIII 6.5nm
  • 赤道儀: Celestron製 CGEM II
  • カメラ: ZWO製 ASI6200MM Pro (-10℃)
  • ガイド:  f120mmガイド鏡 + ASI290MM、PHD2によるマルチスターガイドでディザリング
  • 撮影: NINA、bin2、Gain 100、露光時間5分、R: 6枚、G: 6枚、B: 6枚、Hα: 5枚、OIII: 14枚の計37枚で、総露光時間3時間5分
  • Dark: Gain 100、露光時間5分、温度-10℃、117枚
  • Flat, Darkflat: Gain100、露光時間 R: 0.03秒、G: 0.03秒、B: 0.03秒、Hα: 0.5秒、OIII: 0.5秒で全て64枚
  • 画像処理: PixInsight、Photoshop CC

前回はAOO画像からの色付けだったので、かなり無理をして、特に無理に緑を出してたような処理になっていました。今回はRGB画像があるので、まずは恒星の色がきちんと出ます。背景にもRGBの効果は出ているようで、Hαの赤を生かしつつ、緑っぽいところ、青っぽいところなど、色彩豊かになっているのかと思います。

HαとOIIIをどう混ぜるかはまだ試行錯誤中です。これまではRGBのRをHαに、BをOIIIに置き換えていましたが、RGBとAOOを適度な比率で合成する方が、よりRGB画像が生きる気がします。HαやOIIIに存在せず、RGBだけに存在する構造もあるので、できるだけRGB画像を活かす方法を今後も考えていきたいと思います。


三日月星雲とsoap bubble nebula

この撮影での目的の一つが、三日月星雲の少し下にある惑星状星雲のsoap bubble nebulaを写すことです。Wikiによると、2007年にアマチュア天文家によって見つかったという、比較的新しい星雲になります。前回も狙いましたが、撮影時間が短いせいか、存在があるかどうかというくらいの見栄えでした。今回は十分見えるくらいには出ましたが、それでもまだ淡く、これは単独で長時間で個別に狙ってもいいのかもしれません。こちらはbin1相当画像からの切出し画像になります。

Image25_SPCC_MGC_BXT_GHS_GHS_NXT_HT_more_back2_cut_L

三日月星雲自身も面白くなりました。OIII画像の枚数を増やしたからかと思いますが、周りの青いベールがよく出ています。細部の出方も焦点距離430mmとは思えないレベルです。

Image25_SPCC_MGC_BXT_GHS_GHS_NXT_HT_more_back2_cut_SS

以前、SCA260で撮影したものと比較してみます。画角が少し合わないので、以前と今回の画像の重なる部分を、向きも合わせて並べてみます。左がε130D + drizzlex2 + BXT、右がSCA260になります。

comp1

クリックして拡大してみるとわかりますが、drizzleとBXTをつかったε130Dが、BXTのないSCA260にかなり迫る解像度になっています。微恒星に関してはε130Dの方が圧勝だったりします。口径で2倍、焦点距離で3倍の差を縮めているのは驚異的です。

じゃあ大口径は無駄かというと、そんなことは全くなくて、SCA260の画像にBXTをかけたものと比較すると歴然の差が出ます。左がε130D + drizzlex2 + BXT、右がSCA260 + BXTになります。

comp1

分解能はやはり口径の大きいSCA260が圧倒、微恒星もε130Dがかなり拮抗しますが、最微恒星を比べるとやはりSCA260の方が有利です。このように、ソフトの条件を揃えるとやはり口径なりの差になるようです。ただし、SCA260の画像に使っているBXTは初期の頃のバージョンであることと、drizzleは使っていないので、もしかしたらSCA260の方はまだ解像度の向上は可能かもしれません。

いずれにせよ、BXTの有り無しで、鏡筒の口径を倍にするくらいの機材の大幅アップグレードに相当する効果があるというのは、驚異的と言わざるを得ません。


アノテーション

アノテーションを今一度示してみます。(実は何日かの間、アノテーション作れなくてエラーが出ていました。どうもサーバー側のVizieRがダウンしていたようなのですが、こんなこともあるということでメモだけしておきます。)
Image01_Annotated

430mmという短焦点でフルサイズという、ある程度の広角撮影なので、かなりの数の天体が含まれていることがあります。これを見ながら、次の切り抜き画像を楽しみます。


広角画像からの切り抜き

以前、おとめ座銀河団の広角画像でやったように、この中から特定の天体を切り出して独立した画像としも、今回の撮影ではかなりの分解能で見えているので、十分見栄えがするのかと思います。いくつか選んでみます。


1. まずはある程度大きな領域です。

最初は三日月星雲をもう少し大きな領域で。

NGC6888

あえて、三日月星雲とサドルを外して。
large3

中央の複雑な構造を、縦構図で。
large2

左上の華やかなところをまとめて見てみます。
large1

どこも複雑な構造で面白く、これらを単独で見ても天体写真として十分通用しそうです。


2. 中規模構造です。

LBN206 LBN209 LBN212をまとめて。かなり淡い領域です。もう少し時間をかけたいところでしょうか。
LBN206_209_212

中央のLBN886、LBN881、LBN882、LBN883をまとめて。
LBN886_881_882_883

LDN880、LDN887ですが、明るい中にクワガタが2匹いるような構造が見えます。ここが分解能よく見えているのも楽しいです。
LDN880_887

左上のLBN251、LBN239です。
LBN251_239


3. もっと細かいところに注目してみましょう。

いくつか星団があります。まずはM29。メシエ天体ですね。
M29

こちらも星団のIC1311です。
IC1311

こちらはかなり小さな星団でNGC6910。
NGC6910

このNGC6910ですが、これくらいの小さい天体になるとアマチュアで単独で撮影される機会はグッと減るようで、むしろ研究対象としての天体になっているのが検索でわかります。例えば、磁場構造の解析がされたりしています。

どうでしょうか?どれも単独で撮影したと言ってしまっても、そこまで見劣りしないくらいにはなっているかと思います。今回は私としては全体的にあまり派手にはしていなくて、かなり地味目な処理になっています。特に小さな領域はどうしても淡く見えてしまうので、そのことも考えて、もう少し彩度などを上げてもいいのかもしれません。切り抜きも考えて、広域と細部を両立させる画像処理は結構難しそうです。今後の課題ですね。


まとめ

前回の撮影枚数は限られていたために、今回の撮り増しは、soap bubble nebulaや三日月星雲だけ見ても明らかに効果がありました。これだけ高解像度だと、広角だけではもったいなくて、拡大してやっと見えてくる箇所もあります。今回のような広角からの切り抜きも、せっかく撮影した画像の有効活用になるのかと思います。



つい先日仕上げた勾玉星雲ですが、赤が強いのが気に入らなかったので再処理しました。


RGB画像の見直し

WBPPまでは同じですが、そこからはかなり方針を変えています。元々はAOOにRGBの恒星を加えたようなものでした。Hαはよく撮影できているので、この階調の豊かさを残したかったのです。問題はOIIIで、星雲本体の際中心部以外にはほとんど構造を持っていなくて、結局は背景を含むほとんどの場所が赤一色になってしまい、もうどうしようもないです。

そこで改めてRGB画像を見てみました。自宅撮影で背景光が明るくて、スカイノイズが支配的なためにノイジーなのですが、強炙り出ししてみるとそこそこ階調が残っていることがわかります。例えばHαとR画像を比較すると、

Hα画像:
MGC2048_5_10_better_BXT_HT_NXT_back_LHE_A_s

R画像:
Image22_R_s
と、Hα画像に比べてR画像はノイジーですが、同じような形の模様が見えています。

ところがOIIIとB画像を比べてみると

OIII画像:
integration_O_ABE2_SPFC_BXT_back_LHE_OIII_s

B画像:
Image22_B_s
B画像の方が当然ノイジーなのですが、より広い領域にわたり青成分が広がっているのがわかります。

ちなみにG画像は以下のようになり、これもOIII画像より構造を含んでいます。
Image22_G_s

というわけで、方針としてはRGB画像のRをHαと入れ替え、GとBは少しきつめのノイズ軽減をしてきちんと使い、OIIIは最初から使わないという方向でいきます。


比較

結果は
Image26_HT4_cut_s

となり、赤の諧調をそこそこ残しつつ、星雲本体の中心以外はほぼ赤一辺倒だったものから脱却し、多少なりともBとかGを生かすことができました。前回はMGCで頑張って調整したRGBをほぼ全く生かせてなかったのですが、これでMGCの結果も生かせたことになります。

ちなみにAOOベースのものはこれだったので、やはりかなり赤だけが相当強いのがわかります。
Image03_AOO2_s_brighter_cut

ただ、こうやってAOOベースと比べるとRGBベースはどうしてもノイジー感が出てしまいます。これは痛し痒しで、まあ彩度とノイズレスのどちらを取るかなので、仕方ないですね。


MARSデータベースのアップデート

3月21日にこの記事を書いているのですが、画像処理は昨日のうちに終えています。ちょうど今朝、新しいMARSデータベースがリリースされたとアナウンスされました。なんとOIIIデータが含まれたらしいです。これでAOOは可能になり、SAOもRをSに適用することで簡易的に可能となったとのことです。あと、オリオンのデータの露光時間が68分から11時間と約10倍になったとのことですが、もうオリオンも季節終わりなので、実際に使えるのは来シーズンでしょうか。

今回のRGB+Aでの画像処理ですが、せっかくのMARSアップデートなので、今一度OIIIを復活させて再再処理してみてもいいかもしれません。

M104の画像処理も終わり、補足も含めてブログ記事も書き終えたと思って安心していました。


次に撮影したヘルクレス座銀河団の画像をチェックしていたら、なんとM104をさらにもう1日ぶん追加で撮影していたことに気づきました。その日のシンチレーションが悪ければ無視していいのですが、こういう時に限ってなぜか有意にいいのが撮れてしまっているんですよね。


まずは画像のチェック

SubframeSelectorで個々の画像のFWHMを見てみます。L画像を3日間撮影しているので、それぞれL1、L2、L3とします。前回までで、L1がFWHM = 13pixelくらい、L2は20pixelくらいで、L1にL2から特に悪いものを除いたものを画像処理に回しました。L2の内、特に悪いものは20pixelよりもさらに悪く、残ったいいものでも20pixel程度だったので、L1とは明らかに差があるものを混ぜて処理してしまいました。それでも、実際インテグレートした画像のFWHMを測っても、そこまで有意な落ちがなかったので良しと判断しました。

FWHMを順に見ていきます。まずはL1です。133枚あって、前回までの画像処理では全て使いました。ここでは後に見たL3の基準に合わせた判断をしてみていて、FWHMが12以上、もしくは星の数が35以下なら弾くと判断しています。赤のx印はダメだという判断で、撮影したL1の133枚のうち40枚が残るという判断です。この判断は後で使います。_
SS_L1

L2は酷いもので、上の判断に従えば全滅です。これでも前回はBlinkで見た目判断でダメなものはすでに捨てていて、その残りの56枚でこの結果です。
SS_L2

最後はL3です。新たに発掘された4月12日に撮影したものですが、FWHMだけ見ても9以下のものもあり、L1と比べても全然いいのがわかります。途中時間が経つと悪くなってしまっているので、FWHMが12以上、もしくは、星の数が35以下は使わないという判断をここでしました。FWHMが12という理由は、前回の主にL1のFWHMが13程度だったので、それよりもいいものを使おうということ、星の数は、飛び抜けて数が少ないものを捨てようという意図です。L1にも同様の判断をしたものが、上の図の結果というわけです。L3は全部で139枚撮影して、そのうち24枚除いた115枚を採用しています。
SS


L1とL3の画像で比較

L2は論外なので使わないとして、まずはL1を全て(赤のxは無視して)使った場合と、L3を基準内で使った場合を比較します。それぞれWBPPでインテグレートしてできたL画像に、ABEの4次とDBEをかけて、BXTのCorrect onlyをかけ、その後BXTの星の縮小を0.5、ハロは0、PSFはオートで、背景は1.0をかけます。2枚ともインテグレート後も全て同じ条件で処理しています。

できた2枚の画像を前回締めしたハッブルの画像とほぼ同じ位置で切り取り、重ねてGIF画像で切り替えて見えるようにしてみました。
L1

違いがわかりますでしょうか?ぱっと見どこが違うかわかりにくいかもしれませんが、じっと見てるとモヤっとしてるか、星になっているかなど、違いが見えてくると思います。恒星が大きく見えるのがL1、小さく見えるのがL3です。BXTを同様にかけても、出来上がりの恒星の大きさは元の恒星の大きさに依るということがまずわかります。

上の画像だとちょっとわかりにくかもしれないので、L1でBXTに拾われなくて、L3でBXTに拾われたと思われる恒星を拾ってみました。
L3_marked
もしかしたら取りこぼしているものもあるかもしれませんし、判断が難しいものもありましたが、とりあえず24個と少なくとも無視できないくらいの数の違いがあります。

これらは最終処理で見える星として生き残るものです。一方、モヤモヤしていてまだBXTで取りこぼしてしまっているものも多数あることもわかります。これらは最終処理では背景に埋もれてしまい、星として見えることはないですし、モヤモヤも背景をある程度明るくしないとわからないので、実質的には表には出てこないでしょう。それでも、どれだけシンチレーションがいい日に撮影したとしても、BXTを使う限り、その閾値の上下で星として生き残るか無視されてしまうかが決まってしまうのかという問題は、今のところ避けることはできないようです。かといって、BXTを使わなければ、さらに多くの星が星として成り立たずに背景に埋もれてしまうので、今の所BXTを使う方向でいくほうが有利なのかと思います。

いずれにせよシンチレーションでBXTの有効範囲が大きく変わり、シンチレーションがいいほどより多くの恒星を救えることがわかりました。

一方、銀河本体はというと、あまり目に見えては改善しているように見えませんが、それでも細かいところを見てみると少なくとも何か改善はあるように見えます。


L3画像に同基準のL1画像を加えてみる

次に興味があるのが、L1にL3と同じ採用基準でいいと判断した画像を、L3画像に加えてインテグレートしたものを考えてみます。せっかく撮影した画像をできるだけ使いたいというもったいない精神です。

枚数は元のL3が115枚で、同条件で採用されたL1が40枚です。枚数が(115 + 40) /  115 = 1.38倍に増えたので、S/Nは√1.38 = 1.16倍くらいよくなるはずです。

インテグレーション直後の画像でPIのScript -> Image Analysis -> SNRView (PI上にロードしてある画像のS/Nを一度に評価してくれる)比較してみると、L3のみのS/Nが41.24dB、L3+L1のS/Nが42.65dBでその差は1.41dB = 1.176倍になり、ほぼ枚数増加で期待されるS/Nの増加となっていることがわかります。

これで気を良くしたので、恒星の数も増えると期待して、改めてL3だけの画像と、L3+L1の画像を同様にGIFで比較してみます。
L3_vs_L1L3

こちらはさらに変化がわかりにくいですね。なのでこれも同様に、変化のあった恒星を丸で囲みました。非常に面白い結果です。まず、青丸がL3+L1でBXTに恒星として認識されずL3のみのときにBXTで認識されたと思われる恒星です。数を数えると12個もあります。黄色の丸は逆にL3+L1の方がBXTで救い取られている恒星ですが、こちらの方が数が圧倒的に少ないです。撮影枚数の少ないL3だけの方が、恒星に関してはより分解能が出ているということで、S/Nとは逆転現象が起きてしまっています。
L3_vs_L1L3_marked

ちなみに紫色の丸はL3とL3+L1で位置がずれてしまっているものです。BXTで何らかの認識はされたのですが、補正が必ずしもうまくいっていないということでしょうか。どちらの位置があっているかはわからないですが、そもそもたまたま両画像で星の一致しているからといって、必ずしもその位置が正しいかどうかはわかりません。元々相当暗くて淡くて広がってしまっている星です。シンチレーションで星の位置がぶれていたり、インテグレートする時に画像を歪ませていることもありするので、この結果だけでBXTに問題があるというのは早計でしょう。これらのことについては、別途きちんと定量的な評価をすべきかと思います。


S/Nと分解能の関係は?

さて、このS/Nと恒星の分解能について少し考えてみます。私は最初単純に枚数が多いL3+L1の方がS/Nもよくなり、分解能も良くなると思い込んでいました。S/Nは数値的にもほぼ理論に従いましたが、分解能に関してはL1を加えた枚数が多い方が悪くなってしまっているようです。

このことについては、ラッキーイメージ的な解釈である程度納得することができました。L3に加えたL1画像は、基準が同じといってもL3と比べたら、L3の中でもかなり悪い画像に相当するものなのかと思います。ここでいう悪いというのは、FWHMが12に近い大きなもので、星の数も少ない方という意味です。たとえ枚数が少なくても、いい画像のみを集めて使うラッキーイメージと似たことが起こったと思うと、S/N(明るい信号部分と暗いノイズ部分の比)は悪くても、明るいところの分解能は得をするということでしょうか。

こう考えると、S/Nと分解能は結構独立で、別個のパラメータと考えた方が良さそうです。今回はL3をFWHMが12以下で区切って使っていますが、銀河部分をメインに考えるとS/Nは十分取れているので、もっと枚数を減らしても良いのではと考えることもできます。FWHMの基準を厳しくしたほうが、元々の目的のM104の内部の構造を出すという目的からは、正しいのではないかと推測できるわけです。

でもこれをどこまで攻めてもいいのか?S/Nをどこまで落としてもいいのかの基準がよくわからないので、判断が難しいです。例えばL3画像でFWHMを10以下として、枚数は半分程度に減ってしまうかもしれませんが、実際に試して画像処理までしてみるのは価値があるかもしれません。

と、ここまで記事を書いて疑問に思ったので、焦らずに疑問はできるだけ解決するということで、実際に試してみました。条件はSubframeSelectorでL3画像のうちをFWHM10以下、かつ星の数が50以上のものを採用するとしました。枚数的にはFWHM12以下、かつ星の数が35以上だったときに115/139枚だったのが、44/139枚と、3分の1強くらいになりました。これで全く同じ条件でWBPPをかけインテグレーション直後でまずはS/Nを測定してみると、115枚だった時が上でも示しましたが41.24dBで、さらに条件を厳しくした44枚の方が37.57dBでした。115枚と44枚から計算したS/Nの改善比はsqrt(115/44) = 1.62です。一方インテグレーションした画像の実測値での比は41.24 - 37.57 [dB] = 3.67 [dB] = 10 ^ (3.67 / 20) = 1.53となるので、1.62から少しだけずれますが、まあ誤差の範囲内で一致してるといっていいでしょう。

では同様にL3で115枚使った時と、44枚使った時を、GIFアニメで比較してみます。
L3_115_L3_44
S/Nで高々1.5倍程度の違いなのに、大きく違って見えます。違いを挙げてみると、
  1. 115枚の方が、恒星が大きく見えて、44枚の方は恒星が小さく見える。
  2. 44枚の方が背景がノイジーで荒れている。
  3. 44枚の方はBXTで救いきれていない、取りこぼしている恒星が多い。
  4. 銀河本体の評価は難しく、一見44枚の方が細かいところまで出ている気もするが、ノイジーなだけの気もする。
1. 恒星の肥大に関しては、FWHMが小さい44枚の方が(同じパラメータの)BXTをかけた後でも小さくでるので、FWHMだけで判断してしまっていいでしょう。やはりラッキーイメージ的なFWHMが小さいものを選ぶのは、恒星の鋭さでは結果的にも有利です。

2. 見かけの背景の荒れ具合はどこまで炙り出したかだけの問題なので、背景が荒れ荒れに見えるのは気にしないでください。同じS/Nの画像でも強炙り出しすれば荒れて「見えて」しまいます。

3. それよりもここで重要なのは、暗くて淡い恒星の出具合が全く違ってしまっていることです。明るい恒星は元々S/Nが高いので、2枚の画像であまり差はないですが、暗い恒星はS/Nが低いのでNの影響をより大きく受けます。

例えば、115枚インテグレーションした画像の中で、BXTでギリギリ生き残った星のS/Nをインテグレーション直後の画像で測定すると (実際は淡い星の範囲を決めるのが難しいので測定もなかなか難しいのですが)、少なくとも2から3くらいはあります。一方、115枚画像で生き残った同じ星と同じ位置の、44枚の画像で生き残らなかった星のS/Nを測定すると1から1.5程度で、有意に差があります。115枚の時に2とか3あったS/Nが、枚数が44枚と少なくなりノイズが1.5倍ほど上がり、S/Nも1.5分の1ほどになり、恒星として認識されなくなったということかと思います。

このように、高々1.5倍程度のわずかなノイズの増加が、淡い部分には決定的に効いてしまうわけです。

4. 恒星のFWHMが小さいと背景の分解能もより出ているはずですが、いかんせんノイズのNが悪くて判断がつきにくく、全体としては44枚の方が不利と言っていいでしょう。


こうなるともう、ラッキーイメージで枚数を制限するか、S/Nを稼ぐために多少FWMHは悪くても枚数を増やすかは、完全にトレードオフですね。恒星の鋭さを取るか、淡い恒星が残るのを取るかです。銀河本体も同様にトレードオフかと思います。要するにその場その場に置いて、どちらを取る方が有利か判断して決めるべきなのかと思います。しかもインテグレーションまでしての判断なので、手間も時間もかかり、きちんとやろうとするとかなり大変になりそうです。

それよりも、これ以上の劇的な改善を考えるとすると、
  • 同等のシンチレーションのいい日に、より多くの枚数を撮影するか
  • 同等のシンチレーションのいい日に、より暗い空で撮影するか
だと思います。今のノイズは光害によるスカイノイズが支配的なので、このスカイノイズを改善する方法を考えるべきだということです。言い換えると、ここまで来てやっと自宅の光害が問題になるレベルに辿り着き、やっと暗い場所で撮影するべきかどうかの議論する価値が出てきたということなのかと思います。これまでは基本自宅撮影が多くて、今回のM104は系外銀河で背景を気にしなければ銀河本体はそこそこ明るいので、自宅でも十分だと思っていました。今のところ自宅だと厳しいと思ったのが、
  • M81を撮影した時のIFN
  • Sh2-240やダイオウイカなどのものすごく淡い天体を撮影した時
ですが、今回の
  • 系外銀河周りの恒星を出したい時
が新たに加わり、3つになりました。

まだ暗黒帯とかにあまり手を出していないので、ここら辺もいずれ暗いところを求めることになるかと思いますが、徐々に自宅撮影の限界が見えてきたということだと思います。今のところ頻繁に遠征に行くのは時間的に厳しいので、貴重な遠征の機会を逃さないように、あらかじめ遠征時のターゲットをはっきり決めて置くことがこれからの課題でしょうか。


画像処理

FWHMを12ピクセルで切ったL3のみ44枚でインテグレートしたL画像と、前回までの画像処理で使ったRGB画像を使って、画像処理をしてみます。

比較しやすくするため、ハッブル、今回、前回の順で並べます。
STScI-01EVT8YHAGM2WGQTV3DGKRFZ7Q

Image07_rot_Hubble_mod_cut

Image07_rot5_Hubble

恒星のシャープさは上がりました。救い上げた星の数は増えましたが、一部以前残っていた星が新たに消えてしまっているものもあります。でも、ハッブルの画像みたいに微恒星が一面に星が散らばっている様子からは程遠いので、ここら辺が次の課題でしょうか。

銀河本体は一部前回のほうが良かったところもあるように見えますが、基本的には今回の方が細部も出ていて、明らかに良くなっています。ハッブルの画像に多少なりとも近づいているのかと思います。どうやら改めて全画像処理工程をほぼやり直した甲斐はあったようです。

全体像も更新です。
Image07_middle

Image07_ABE1_crop_ABE4_DBE_BXTc_SPCC_BXT_LRGB_BXT_back_GHSx3_low
  • 撮影日: 2024年4月10日20時27分-4月11日3時18分、4月12日21時49分-4月13日0時46分
  • 撮影場所: 富山県富山市自宅
  • 鏡筒: SHARP STAR製 SCA260(f1300mm)
  • フィルター: 無し
  • 赤道儀: Celestron CGX-L
  • カメラ: ZWO ASI294MM Pro (-10℃)
  • ガイド:  f120mmガイド鏡 + ASI290MM、PHD2によるマルチスターガイドでディザリング
  • 撮影: NINA、Gain 120で露光時間1分でL: 115枚、R: 59枚、G: 51枚、B: 64枚、総露光時間289分 =4時間49分
  • Dark: Gain 120で露光時間1分が204枚
  • Flat, Darkflat: Gain 120で露光時間 LRGB: 0.01秒でそれぞれ128枚
  • 画像処理: PixInsight、Photoshop


まとめ

今回いろいろ試したことで、FWHMで分解能を評価できる手法はある程度確立できたのかと思います。やはりシンチレーションの影響は大きく、まずはいい日を選ぶことかと思います。その一方、淡い部分はS/Nの、特にノイズが大きく関係するので、全体の仕上がりとしてはFWFMだけでなく、枚数をある程度確保するか、スカイノイズを回避する必要があるのかと思います。

長かったですが、M104はとりあえずこれで完了とします。次回M104に挑戦するときは、暗い場所に行って撮影し、恒星がどこまで出るのか挑戦してみたいと思います。



一連のBXTによる再画像処理の4例目です。これまで以下のように3つの再処理例を記事にしてきました。





元々BXTで言われていた星雲部分の分解能、あまり話題になってなくて遥かに期待以上だった恒星の収差補正など、劇的な効果があります。

その一方、最近のM106の画像処理で分かったのは

  • BXTで銀河中心部の飽和が起きることがある。
  • BXTの恒星認識に引っかからない微恒星が小さくならなくて、恒星の明るさ位に対する大きさの逆転現象が起きる。
  • 光軸調整が不十分なことから起きる恒星の歪みはBXTで補正できなくてむしろ変な形を強調してしまうことがある。
  • BXTはリニア段階(ストレッチする前)で処理すべき(とBXTのマニュアルにも書いてあります)だが、LRGB合成はノンリニア(ストレッチしてから)処理すべきなので、リニアでできるRGB合成した後の段階ではBXTを使うことができるが、(額面通りに理解すると)LRGB合成した段階でBXTを使うことはできないということになる。
など、弊害や制限も少なからずあるということです。

M106も2度処理しているのである意味再処理なのですが、BXTを使っての「過去画像の」再処理という意味では、銀河を扱うのは今回初めてになります。これまで手をつけなかったことには実は明確な理由がありますが、そこらへんも記事に書いておきました。

そう言ったことも踏まえて、今回のBXTを使った処理では何が分かったのでしょうか?


子持ち銀河

ターゲットのM51: 子持ち銀河ですが、昨年4月に自宅でSCA260を使い、ASI294MM ProのRGB撮影で総露光時間4時間半で撮影したものです。

実はM51の再処理、かなり初期の頃に手掛けています。時期的は最初のBXTでの再処理の最初の記事の三日月星雲よりも前に試しています。銀河はBXTで分解能が上がることをかなり期待していました。でも改善がほとんど見られなかったのです。

BTX導入直後くらいに一度M51の再処理を試み、その後三日月星雲とかを処理してある程度技術的にも確立してきた後に、さらに再処理してみたM51です。
Image199_ABE_ABE_ABE_DBE_NTX_HT_CT_CT_NXT_CT2_cut1

同じ画角の元の画像を下に載せます。
64da897b_cut

再処理ではHαを載せていないので、派手さはないのは無視してください。2つを比較してみると、確かに少し分解能は上がったかもしれません。でも思ったほどの改善ではありませんし、むしろノイジーになるなど、悪くなっているところも見受けられます。なんでか色々考えたのですが、恐らくですが以前の処理はDeNoise AIを利用するなどかなり頑張っていて、すでにそこそこの解像度が出ていたということです。言い換えると、(今のところの結論ですが)いくらAIと言えど、画像に含まれていない情報を引き出すことは(例え処理エンジンは違っても)できないのではということです。逆に情報として含まれていないものを飛び抜けて出したとしたら、それは流石にフェイクということになります。

BTXとDeNoise AIを比べてみると、DeNoise AIの方が(天体に特化していないせいか)大きくパラメータを変えることができるので、おかしくなるように見えると思われがちですが、おかしくならない程度に適用する分には、BXTもDeNoise AIもそこまで差がないように思いました。DeNoise AIはノイズ除去と共にSharpen効果もあるのですが、BXTはノイズについてはいじることはないので、DeNoise AI = NoiseXTerminator + BlurXTerminatorという感じです。

それでは、DeNoise AIではなくBlurXTerminatorを使う利点はどこにあるのでしょうか?最も違うところは、恒星の扱いでしょう。DeNoise AIは恒星ありの画像は確実に恒星を劣化させるので、背景のみにしか適用できないと思っていいでしょう。その一方、BlurXTerminatorはAIと言っても流石にdeconvolutioinがベースなだけあります。星像を小さくする効果、歪みをかなりのレベルで補正してくれる効果は、BlurXTerminatorの独壇場です。恒星を分離した背景のみ、もしくは恒星をマスクした背景のみの構造出しならDeNosie AIでもよく、むしろノイズも同時に除去してくれるので時には便利ですが、やはり恒星をそのままに背景の処理をできるBXTとNXTの方が手間が少なく恒星のダメージも全然少ないため、天体写真の処理に関して言えばもうDeNoise AIを使うことはほとんどなくなるのかと思います。


L画像を追加してLRGBに

さて、上の結果を見るとこのままの状態でBXTを使ってもあまり旨味がありません。根本的なところでは、そもそもの元画像の解像度がをなんとかしない限り何をやってもそれほど結果は変わらないでしょう。

というわけで、RGBでの撮影だったものに、L画像を新たに撮影して、LRGB合成にしてみたいと思います。当時はまだ5枚用のフィルターホイールを使っていて、Lで撮影する準備もできていくてLRGBに挑戦する前でした。この後のまゆ星雲ではじめて8枚用のフィルターホイールを導入し、LRGB合成に挑戦しています。

撮影日はM106の撮影が終わった3月29日。この日は前半に月が出ているのでその間はナローでHα撮影です。月が沈む0時半頃からL画像の撮影に入ります。L画像だけで合計47枚、約4時間分を撮影することができました。

ポイントはASI294MM Proで普段とは違うbin1で撮影したことでしょうか。RGBの時もbin1で撮影していますが、これはM51本体が小さいために高解像度で撮影したいからです。bin2で2倍バローを用いた時と、bin1でバローなど無しで用いた時の比較は以前M104を撮影した時に議論しています。


解像度としてはどちらも差はあまりなかったが、バローをつける時にカメラを外すことで埃が入る可能性があるので、それならばbin1の方がマシというような結論でした。

以前RGBを撮影した時は1枚あたり10分露光でしたが、今回は5分露光なので、ダーク、フラット、フラットダークは全て撮り直しになります。


画像処理

画像処理は結構時間がかかってしまいました。問題はやはりLとRGBの合成です。前回のM106の撮影とその後の議論で、理屈上は何が正しいかはわかってきましたが、実際上は何が一番いいかはまだわかっていないので、今回も試行錯誤です。今回下記の6つの手順を試しました。Niwaさん蒼月城さんが指摘されているように、LinearでのLRGB合成で恒星の色がおかしくなる可能性があるのですが、今回は際立って明るい恒星がなかったので、LinearでのLRGB合成がダメかどうかきちんと判断することができなかったのが心残りです。
  1. RGBもL画像もLinear状態で、LRGB合成してからBXT
  2. RGBもL画像もLinear状態で、BXTをしてからLRGB合成
  3. RGBもL画像もLinear状態で、だいこもんさんがみつけたLinLRGBを使い、HSI変換のうちIとL画像を交換
  4. RGBとL画像とLinear状態でBXTまでしてから、フルストレッチしてNon Linear状態にしてからLRGB合成。
  5. RGBとL画像とLinear状態でBXTまでしてから、フルストレッチしてNon Linear状態にしてからLab変換して、aとbをconvolutionでStdDev=5でぼかしてからLab合成。
  6. RGBとL画像とLinear状態でBXTまでしてから、少しだけストレッチしてLinearに近いNon Linear状態にしてからLab変換して、aとbをconvolutionでStdDev=5でぼかしてからLab合成。
と試しました。赤は間違ったやり方、紫はまだ検証しきれていないやり方です。

ちなみに
  • BXTはリニアで使うべし。
  • LRGBはノンリニアで使うべし。
というルールがあるので、最も正しいと思われる順番は
  • WBPP -> ABE or DBE -> RGB合成 -> RGB画像にSPCC -> RGB画像、L画像それぞれにBXT -> ストレッチ -> LRGB合成
かと思われます。この手順は4番に相当します。RGBがノイジーな場合には5番もありでしょうか。

それぞれの場合にどうなったか、結果だけ書きます。赤はダメだったこと、青は良かったことです。
  1. 星雲の明るい部分に青飛びが見られた。(極端に明るい恒星はなかったので)恒星などの飛びは見られなかった。LRGB合成した後でBXTをかけるので、本来恒星が小さくなると期待したが、うまく小さくならず、変な形のものが残った
  2. 星雲の明るい部分に青飛びが見られた。(極端に明るい恒星はなかったので)恒星などの飛びは見られなかった。1に比べて恒星が明らかに小さくなった。
  3. 星雲の明るい部分に青飛びが見られた。(極端に明るい恒星はなかったので)恒星などの飛びは見られなかった。1に比べて恒星が明らかに小さくなった。ちなみに、LinLRGBはPixInsightに標準で組み込まれているものではなく、Hartmut Bornemann氏が作ったもので、ここにインストールの仕方の説明があります。
  4. 青飛びが少し改善した。1に比べて恒星が明らかに小さくなった。ただし最初にストレッチしすぎたせいか、解像度があまり出なかった。
  5. 青飛びが無くなった。1に比べて恒星が明らかに小さくなった。ただし最初にストレッチしすぎたせいか、解像度があまり出なかった。
  6. 青飛びが無くなった。1に比べて恒星が明らかに小さくなった。ストレッチしすぎてなかったせいか、一番解像度が出た

というわけで、正しいと思われる4番は悪くないですが、青飛びを完全に解決できなかったことと、ストレッチの度合いがRGBとLが別だとどこまでやっていいかの判断がつきにくく、結局6番を採用しました。でもストレッチをあまりかけずにLを合成することが正しい方法なのかどうか、いまだによくわかっていません。その一方、Lab変換でabをボカしたことが青飛びを完全に回避しているので、手段としては持っておいてもいいのかもしれません。


仕上げ

その後、Photoshopに渡して仕上げます。分解能を出すのにものすごく苦労しました。AstrtoBinでM51を検索するとわかりますが、形の豪華さの割に、大きさとしては小さい部類のM51の分解能を出すのはなかなか大変そうなのがわかります。物凄く分解能が出ている画像が何枚かあったので「おっ!」と思ったのですが、実際にはほとんどがHubble画像の再処理でした。1枚だけHubble以外でものすごい解像度のものがありましたが、望遠鏡の情報を見たら口径1メートルのものだったのでさすがに納得です。それよりもタカsiさんが最近出したM51の解像度が尋常でないです。口径17インチなので約43cm、これでAstroBinにあった口径1メートルの画像に勝るとも劣りません。43cmでここまででるのなら、自分の口径26cmでももう少し出てもおかしくないのかと思ってしまいます。今回私の拙い技術で出せたのはこれくらいです。クロップしてあります。

「M51:子持ち銀河」
masterLight_ABE_crop_BXT_BXT_Lab_conv5_Lab_CT_bg2_cut_tw

  • 撮影日: RGB: 2022年4月2日20時32分-4月3日3時50分、LとHa: 2023年3月29日20時17分-3月30日4時34分
  • 撮影場所: 富山県富山市自宅
  • 鏡筒: SHARP STAR製 SCA260(f1300mm)
  • フィルター: Baader RGB、Hα
  • 赤道儀: Celestron CGX-L
  • カメラ: ZWO ASI294MM Pro (-10℃)
  • ガイド:  f120mmガイド鏡 + ASI290MM、PHD2によるマルチスターガイドでディザリング
  • 撮影: NINA、Gain 240で露光時間10分がR: 7枚、G: 7枚、B: 10枚、Gain 240で露光時間5分がL: 47枚、Hα: 21枚の計27枚で総露光時間240+340 =580分 =9時間40分
  • Dark: Gain 240で露光時間10分が64枚、Gain 240で露光時間5分が128枚
  • Flat, Darkflat: Gain 240で露光時間 RGB: 0.03秒、L: 0.01秒、Hα: 0.2秒、 RGBがそれぞれ64枚、LとHαがそれぞれ128枚
  • 画像処理: PixInsight、Photoshop CC

元の大きさではこうなります。ただしbin1のままだと画素数が多すぎてブログにアップロードできないので、解像度を縦横半分のbin2相当にしてあります。

masterLight_ABE_crop_BXT_BXT_Lab_conv5_Lab_CT_bg2_lowreso

中心部を比較してみます。左が昨年のRGBだけのもの、右がL画像とHα画像を撮り増ししたものです。
comp

見比べると、明らかに今回のL画像が入った方が分解能が増していることがわかります。ただすでに画像処理がキツすぎる気もしています。今の機材でこれ以上の分解能を求めるにはどうしたらいいのでしょうか?

考えられる改良点は、
  • シーイングのいい時に撮影する。
  • Lがフィルター無しなので、UV/IRカットフィルターを入れて赤外のハロなどをなくす。
  • 振動が問題になる可能性があるので、三脚の足に防震シートなどを入れる。
  • 読み出しノイズに制限されているわけではなさそうなので、揺れ対策で1枚あたりの露光時間を3分ほどにしてみる。
  • Lの総露光時間をもっと増やす。
  • 暗い空で撮影する。
  • バローを入れて焦点距離を伸ばし、かつbin1で撮影する。
などでしょうか。小さな天体を撮影する際の今後の課題としたいと思います。


まとめ

BXTという観点からはあまり大したことは言えていません。分解能という観点からはDeNoise AIとそこまで能力は差がなさそうなことがわかりますが、恒星の収差補正などに利点があり、今後DeNoise AIを使うことはほぼなくなるでしょう。リニアなステージで使うことが正しそうで、RGBとLで別々に処理して合成しても問題なさそうなことがわかりました。BXTなしとありでは分解能に圧倒的に差が出て、今回もM51としてはそこそこの分解能になっていますが、まだ鏡筒の性能を引き出し切っているとは言い難いのかと思います。

RGBだけの場合と、Lがある場合では分解能にあからさまに差が出ることが改めてわかりました。でもなぜそこまで差が出るのか、自分自身本質的にはあまりよくわかっていません。単にLの露光時間が長いからなのか? R、G、Bとフィルターで光量が減るので、それに比べて全部の光子を拾うLが得なのか? それとも他に何か理由があるのか? 一度、R、G、B、Lを全て同じ時間撮影して、RGB合成したものからLを引き出して比較してみるのがいいのかもしれません。

とまあ色々議論したいことはありますが、庭撮りで着実に進歩はしてきていて、M51がここまで出たこと自身はある程度満足しています。でももう少し出るかと淡い期待を抱いていたことも事実です(笑)。


先日、M106の記事をアップしましたが、記事を書き終えてから画像処理にアラがかなりあることに気づき、改めて再処理をしました。



でもこの再処理過程、苦労の連続で思ったより時間がかかりました。以下にまとめましたが、実際にはこんなにすんなりとはいっていなくて、いろんな回り道をしてある程度見通しがついたものだけを列挙しています。


問題点

問題点は以下の通りです。問題の大きさの順に、
  1. 周辺部のディスクの淡いところがノイジーで、解像度がイマイチです。改めて完成画像とマスターL画像と比べてみると、淡いところ、特に微恒星が相当欠落していることが判明しました。
  2. 明るい恒星がひしゃげていることに気づきました。
  3. 銀河中心が飛んでしまっていることに気づきました。
  4. 光条線が全然キリッとしていません。もしかしたら、微妙な画像の回転が影響しているのでしょうか?
などです。

色々調べていくと、ある程度原因と解決策が見えてきました。とりあえず簡単なところから順に行きます。


3. 銀河中心の飛び

問題3はBXTの弊害と結論づけました。

原因は、リニア画像の段階でBXTをかけていたため、銀河中心を強度に強調してしまい、その結果中心部のみ飛んでしまっていたようです。

解決策は、ストレッチ後の画像にBXTを適用することで解決しました。左がBXT->MaskedStrerchの順で、右がMaskedStrerch->BXTの順です。

comp

なんでこんなことに気づかなかったかというと、下がBXT適用後にPI上でSTFで見かけ上のオートストレッチをした画像なんですが、これだと周りも飽和気味で中心部だけ飛んでしまっているのは判別できないからです。
02_BXT_STF_Image05_ABE_DBE_SPCC_DBE_clone_Preview031

ちなみにオートストレッチしないとこんなふうです。左がBXTする前で、右がBXTをかけたあとです。これならすぐにわかるんですが、普段はSTFをかけた画像しか見ないので、気づくことができませんでした。
comp2


4. 光条線のシャープさ

問題4は撮影中にカメラが開店してしまった可能性があるので、L画像をプレートソルブにかけて調べてみました。プレートソルブは回転角まで出るので、ずれがあった場合に比較することでわかります。

L画像は1日目と4日目にのみ撮影しています。結果は、1日目のL画像がが90.50度で、4日目のL画像が86.13度と、なんと4度以上回転していました。1日目は29枚、4日目は51枚撮影していて、4日目の方が撮影枚数は多いので、少し惜しいですが1日目の分を丸々捨てるとことにしました。さらに4日目の人工衛星の軌跡がひどいものを5枚省いて、46枚でスタックしました。

まずは光条線の評価です。左が1日目と4日目を合わせた80枚、右が4日目だけの46枚です。そこまで大きくは変わりませんが、よく見ると確かに46枚だけの方が光条線は多少鋭くなっているように見えます。でも、正直もう少し鋭くなることを期待していました。-> (追記): 最後まで仕上げたら、明らかな違いになりました。1日目を捨てて正解でした。

comp_original

SCA260の分解能を少し疑ったのですが、例えばこの記事の画像を見る限り
  • 明るい星の光条線は十分に鋭く出ていていること、
  • 中途半端な明るさの星の光条線はそこまで鋭くないこと
などがわかるため、とりあえずは今回撮影した程度の鋭さが標準だと思うことにします。


もう少しL画像を評価

このL画像の枚数の違いですが、問題2に関しても議論することができそうなので、もう少し検証します。上の左右の画像をよく見比べると、微恒星に関してはやはり枚数の多い左側の方が明らかに暗い星まで写っていることがわかります。

ではこの画像にそれぞれBXTをかけてみます。同じく、左が1日目と4日目を合わせた80枚、右が4日目だけの46枚です。

comp_BXT


2つのことがわかります。
  1. 1日目に撮影した画像が加わると、明るい恒星の場合、中心部分が右に寄ってしまい、左にハロのようなものが残る結果になってしまいます。
  2. BXTによる恒星の縮小ですが、(微恒星がより出ていないはずの)右の方の画像の方が、左の画像と比べて、より多くの恒星に適用されていることがわかります。
まず1の原因ですが、元の1枚1枚の撮影画像を見てみると、明らかに星像が縦長になっていることに気づきました。1日目から4日目を全部比べてみると、日が変わっても出ていること、画像の中の位置によらず、常に縦が長くなるような方向に出ています。上の右の画像は問題ないように見えても所詮程度問題で、彩度を出すとかしていくと結局目立つようになります。撮影時の問題であることは明らかで、鏡筒の光軸ずれ、カメラ側のスケアリングのずれ、赤道儀での縦揺れなどが考えられます。前回撮影のM81の時の画像を見直してみても、こんな現象は出ていないようなので、おそらく1月から3月の間に光軸のずれが起こった可能性が高いのかと思います。ただし、波長によって出る出ないが違い、縦長がひどい順にG>L>R>B>>Aとなっているのは、まだ少し解せないところです。とりあえず今回はこの縦長星像、画像処理でなんとかごまかしますが、まずは次回鏡筒の光軸を見直すことにします。

次の2ですが、これは結構面白いです。BXTで恒星をdeconvolutionするためには、恒星をきちんと恒星として認識してもらわなくてはダメなのですが、左の画像は恒星であるのに恒星と認識されていないものが多いのです。何故かは元画像を見比べてみるとよくわかりました。 おそらくシンチレーションの違いで、1日目の画像は星像が大きく、4日目の画像は星像が明らかに小さいのです。動きの多い1日目の画像が混ざったことで点像とは見なされなくなってしまい、恒星と認識されなくなったのではと思われます。日が変わった場合の撮影では、このような違いにも気をつける必要があることがよくわかります。

いずれにせよ、BXTはかなり暗い最微恒星については恒星と認識するのは困難で、deconvolutionも適用できないようです。そうすると逆転現象が起きてしまうことも考えられ、より暗い星の方がそれより明るい星よりも(暗いけれど)大きくなってしまうなどの弊害も考えられます。

考えるべきは、この問題を許容するかどうかです。

この逆転現象とかはかなり拡大してみないとわからないこと、収差の補正や星雲部の分解出しや明るい恒星のシャープ化など現段階ではBXTを使う方のメリットがかなり大きいことから、今のところは私はこの問題を許容して、BXTを使う方向で進めたいと思います。シンチレーションの良い日を選ぶなどでもっとシャープに撮影できるならこの問題は緩和されるはずであること、将来はこういった問題もソフト的に解決される可能性があることなども含んでの判断です。


1. 淡い部分、特に微恒星が全然出ていない

問題1が1番の難問です。そもそも何故LRGB合成なのに、L画像相当の解像度が出ないのかという問題です。

これが撮影してスタックしたL画像: 
L

一方、これがRGB画像から引き出したL画像:
RGB_Lab_L

2枚を比較すると、当然撮影したL画像の方が圧倒的に情報量が多いわけです。

で、これが前回記事でアップした画像のPhotoshopに引き渡す前くらいの画像です。これが上の2枚のどちらに近かったというと、あからさまに後者のRGBから引き出したL画像の方に近いのです。
Image05_ABE_DBE_SPCC_DBE_BXT_MS

なんでこんなことが起きてしまったか、よく考えます。まず今回の撮影はRGBの撮影枚数がそれぞれ10枚程度と、L画像の(1日目、4日目合わせた)76枚と比べてかなり少ないです。こんな場合は、PixInsightでLRGB合成をする際に、LとRGBををどのような比率で合成するかをよく考えなくてはダメだったのです。

前回のLRGB合成でやったことは、L:R:G:Bを1:1:1:1の割合で混ぜたことでした。いや、これさえも本当に実現できているのかよく判りません。実施際にはLRGB合成の際に、L、R、G、Bそれぞれの画像を一度にチャンネルウェイトを0.25:0.25:0.25:0.25で合計1になるように合成しています。合計1にするのはサチるのを避けるためですが、どうもこのチャンネルウェイトは比だけを見るみたいで、絶対的な明るさは変わらないようです。例えば、R、G、Bを0.025:0.025:0.025として一桁落として合成しても、暗くなったりしません。絶対的な明るさは下のLightnessで決まるようです。1より小さくすると合成後が明るくなります。

さて、今回撮影したL画像のS/NはRGBに比べて遥かに高いので、Lの比率を大きくした方が得なはずです。試しにL:R:G:B=0.5:0.25:0.25:0.25で合成すると細部が表現され始め、L:R:G:B=1:0.25:0.25:0.25とするとさらに分解能が上がることがわかりました。その一方、Lの比率が大きくなるので、当然合成直後の画像は色がほとんど出ていなくて、かなりモノクロに近い画像になっていきます。それでも、その後に画像処理を進めていくと彩度を出すことはできるので、色情報がなくなっているわけではないようです。ただしRGBのS/Nが悪いので、色を出していくとどうしもノイジーになってしまうようです。

問題は数値の調整はできるものの、どのような比率でLとRGBを混ぜればいいのか結局のところよくわからないということです。そもそも、RGB画像をLab空間で考えると、単にLを取り替えることをすればいいはずです。それで彩度は保たれ、シャープさは良くなるはずなんです。

それならばいっそのこと、本当にRGBをLabに変換して、Lのみを入れ替えるという操作をしてやった方がいいのではと考えました。その結果が以下になります。
Image141_2

この方向は結構正しいようで、少なくとも細部は十分に出ています。また、Lab合成を使うという考えに基づくと、SPCCは合成前のRGBの時点でやった方がいいという考えに行き着きます。Lの明るさは調整可能なので、元のRGBとは彩度がずれる可能性があるからです。

さてこのLab分解とLab合成でLだけ変える方法、一見うまくいっているようですがまだ問題があって、試しに明るい恒星を見てやると以下のように緑や青が目立つようになってしまいます。

Image141_clone_Preview01_autostretch

これを回避するために色々試してみたのですが、どうやらL画像の明るさがab画像より暗い場合に起こるようです。そのためLab合成の時にL画像を少し明るくして合成します。すると以下のように、変な色が飛び出るようなこともなくなります。

Image230

一見モノクロに見えますが、色はきちんと隠れていて、試しにCurvesTransformationなどで彩度を上げると以下のように色が出てきます。
Image230_CTx5

ところが、ここでまた問題です。このように彩度を出していくと、再び緑飛びが出てきてしまうのです。
Image230_CTx5_cut

結局のところ、Lab合成でどうあがこうとしても、元の画像が悪い状態で彩度を出したら同じことの繰り返しで、変な色飛びはどうしても出てしまうということがやっと理解できました。

それで結局何をやったかというと、Lab合成する際に色情報であるaとbをぼかしてから合成することです。ここら辺はそーなのかーさんのこのページを参考にさせていただきました。


今回はConvolutionでStdDevを5として3回かけ、明るい恒星の色バランスの崩れがなくなるくらいまで、かなりぼかしました。少なくともこれで緑の形がおかしくなるようなことは避けることができました。ただし、ぼかしのバランスがaとbでどうしてもずれてしまい、恒星周りに均等にリング状の緑の輪がかかってしまったので、SCNRでProtction MethodをMinimumNeutralに、Amountを0.5にしてかけて緑を除きました。この時点でやっとBXTをかけます。結果は以下のようになりました。

Image249_a_conv5x3_bconv5x3_Lab_CTx3_SCNR_HT_SCNR_BXT

色情報を相当ぼかしたわけですが、人間の目の色情報の分解能はかなり弱いと指摘されていて、実際に色が出ていないように見えることはほとんどありません。

これでやっと満足です。この後はPhotoshopに引き渡しますが、Hαジェットを除き、もうすでにかなり仕上がり状態に近いです。


やっと仕上げまできたー!

Photoshopはもうノンリニア編集なので、好きなように仕上げます。主には彩度出しでしょうか。Hα合成も2度目なので、少し余裕が出てきました。結果が下の画像になります。まずはジェットがよく見えるように銀河をアップで。

Image249_a_conv5x3_bconv5x3_Lab_CTx3_SCNR_HT_SCNR_BXT_bg4_cut_s

次に全体像です。


「M106」
Image249_a_conv5x3_bconv5x3_Lab_CTx3_SCNR_HT_SCNR_BXT_bg4_cut

  • 撮影日: 2023年3月19日20時48分-20日4時9分、20日19時25分-23時19分、28日19時51分-29日4時38分、
  • 撮影場所: 富山県富山市自宅
  • 鏡筒: SHARP STAR製 SCA260(f1300mm)
  • フィルター: Baader RGBHα
  • 赤道儀: Celestron CGX-L
  • カメラ: ZWO ASI294MM Pro (-10℃)
  • ガイド:  f120mmガイド鏡 + ASI290MM、PHD2によるマルチスターガイドでディザリング
  • 撮影: NINA、Gain 120、露光時間5分、L:80枚、R:10枚、G:10枚、B:14枚、Hα:44枚の計158枚で総露光時間13時間10分
  • Dark: Gain 120、露光時間5分、温度-10℃、32枚
  • Flat, Darkflat: Gain120、露光時間 L:0.001秒、128枚、RGB:0.01秒、128枚、Hα:20秒、17枚(dark flatは32枚)
  • 画像処理: PixInsight、Photoshop CC


最初に挙げた問題点順に評価していくと、
  1. 銀河の淡いディスク部分の分解能はかなり出ました。
  2. 恒星のおかしな形もほぼ無くなっています。
  3. 銀河中心部の不自然さももうありません。
  4. 光条線も明らかに鋭くなりました。
と、こちらもほぼ満足です。

加えて、ジェットをもう少し派手にしてみました。自宅でここまで出れば上出来かと思います。というか、すでにちょっと炙り出し気味で、今の手持ちのHαだとこれくらいが限界かと思います。

最後は恒例のAnnotationです。
Image249_a_conv5x3_bconv5x3_Lab_CTx3_SCNR_HT_SCNR_BXT_bg2_cut_A

 

まとめ

時間はかかりましたが、再処理を突き詰めていってよかったです。あからさまに良くなったことと、じっくり付き合ったことで次回以降にどうすればいいか、かなり得るものがありました。自宅撮影の結果としては、ある程度情報を引き出しきれた気はしていて、かなり満足しています。

そもそも撮影に問題はありましたが、いつも完全ということは当然ないので、画像処理でのリカバリも含めていつもこれくらい時間をかけないとダメなんだということが、今回とても実感できました。実を言うと、特に恒星ですが、もう諦めようと何度思ったことか。

今回の方法は真っ当なものではないのは重々自覚していますが、撮影はいつもうまくいくとは限らなくて、せっかく時間をかけた画像をできるだけ使ってあげたいので、手持ちの手法としては持っておいてもいいかと思いました。というより、画像処理は一辺倒にはなかなかいかないもので、撮影画像に応じて臨機応変に対応することが大切なのではないかと、改めて感じました。


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