M104の画像処理の最中に、BXTの恒星の認識で気付いたことがありました。これも補足がてら書いておきます。




BXTについてはある程度一定の評価が定着したのかと思います。私もお世話になっていますし、今回のM104本体の内部構造を出すのにも大きな効果がありました。焦点距離1300mmのSCA260に対してM104は少し小さくて、拡大して細部を見ながら処理をすることも多いです。その拡大しながらの処理の最中で改めて気になったのは、BXTでどこまで微恒星を補正できるのか?ということです。

下の画像を見てください。左から順に1. BXT無し、2. BXTのCollect only、3. BXTで恒星を小さくし背景(銀河本体)の解像度の上げたたものになります。

星像を改善しているのはすぐにわかると思いますが、その中で目で見て明らかに微恒星とわかるものをいくつか取りこぼしてしまっているものがあります。次の画像は、仕上げ前にStarNet V2で恒星を分離し取り除いた画像になります。


BXTで救いきれなかったものは(BXTとは別ソフトのStarNetでも)背景として認識されるようです。でもそれらは、人の目には微恒星側に認識できるものも明らかにあるのかと思います。

シンチレーションなどでブレてしまい星の鋭さが出ていないのが原因かと思われますが、問題はBXTで星と「認識される」か「認識されてない」かで、その切り替わりを境に本来の明るさや大きさが大きく変わり、差が出てしまうことです。以前、BXT2にバージョンアップする前にも同じようなことを書いていま。

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久しぶりのブログ更新になります。皆様いかがお過ごしでしでしょうか？ゴールデンウィークは天気も良く、特に後半は新月期に入り絶好の星見日和だったのかと思います？

私はというと、あいにくGW中に体調を壊してしまい、前回の小ネタ記事を書いて以降ほぼ何もできない日が続きました。やっと体力も少し回復してきて、今もこの記事は病院の中で書いています。と言っても今回のM104の撮影はずっと前に終わらせていましたし、画像処理もブログ記事ある程度まで終えていたので、少し仕上げたくらいであまり無理はしないようにしています。

せっかくの長期休暇の新月期、暑くもなく寒くもなく、大きな太陽黒点と低緯度オーロラを横目にと、数々の絶好のチャンスを逃してしまい残念でなりません。その不満を払拭すべく、少しづつですが再開していきたいと思います。



M104は分解能ベンチマークのような役割もあり、これまで何度か撮影しています。最初は2021年4月にVISACで。中心部を拡大すると、まだまだ無理やり解像度を出している感があります。


次は2022年8月、SCA260を手に入れてからより大きな口径で違いを見ました。


ただ、SCA260は焦点距離が1300mmとそこまで長くないので、M104は小ぢんまりと写ります。そのためこの時は

1. バローなどなしでbin1の場合
2. 2倍のPowerMATEを使ってbin2の場合

で比較しました。1素子あたりの明るさと画角は同じになるようにして比較したということです。違いはFOV(全体の視野角)と、bit depthになります。結果としては、恒星は2の2倍でbin2方が良かったですが、銀河本体は1の方がビミョーに良かったです。でも有意な差はほとんどなくて、結局1のほうがバローの挿入などの余分な操作がなく埃などが入る余地が少ないので、今後は1でいくという結論になりました。あと、この時はまだRGB合成のみで、L画像は撮っていませんでした。

その後、2023年5月にL画像だけ撮影していて、明らかに解像度が上がっていることまで確認したのですが、同時期にRGBを撮影する機会がなかったのでそのままお蔵入りにしてしまいました。2022年のRGB画像と合成しても良かったのですが、いまいち盛り上がらずに2024年を迎えてしまって、このままではさすがにダメだと思い、今回やっとLもRGBも一緒に撮影するに至りました。





今回の撮影での大きな違いは、

• 前回まではRGB撮影だけだが、今回はL画像を撮っているところ
• 露光時間をこれまでの5分から1分にしたこと

です。L画像は実際の解像度向上に大きく貢献することになるかと思います。露光時間に関しては、SCA260+ASI294MM Proの場合gain120で露光時間5分だと、かなりの恒星がサチってしまうことに気づきました。特に、明るいL画像は深刻です。

下の画像は昨年5分で撮影したL画像を反転させています。bin1での撮影なのでそもそも12bit = 4096階調しかありません。ここでは階調の99％以上(4055/4096)になってしまっているところを黒くしています。

結構な数の星と、なんと画面真ん中の銀河中心までサチってしまっています。これはいけませんね。

下は今回露光時間を1分にしたもので、他の条件はほぼ同じです。だいぶマシになっていますが、それでもまだ飽和を避けることはできていません。少なくとも銀河中心は問題ないです。

さらに露光時間を変えるにあたり、以下の2つのことを考えましたが、処理後の画像を見比べた限り違いはわからなかったです。

1. 自宅撮影に限っていうとスカイノイズが圧倒的に支配的になります。露光時間を短くすると、読み出しノイズの効きが大きくなってくるのですが、露光時間を1分にしたくらいではまだまだ読み出しノイズは全然効かないくらいです。
2. 淡い部分の階調がADCの暗い側にシフトするので、階調が出にくくなる心配もありましたが、まだ全然余裕があるようです。

LRGB画像は今後1分でいいと思います。ナローに関しては輝度が10分の1以下になるので、露光時間5分をキープするか、ダイナミックレンジがそこまで必要なければgainを上げてもいいかと思います。

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溜まっていたSCA260の画像処理をやっと再開します。

そもそも、なんで画像処理が全然進まなかったのかというと、ここ数ヶ月ひとえに忙しかったのはあります。でも一番の原因は、今回のM104の処理を全くやる気にならなかったからです。欲張って、

• ASI294MMのbin1
• PowerMATE2倍+ASI294MMのbin2

を一度に比較しようとしたのがダメでした。2つの処理をいっぺんに公平に比較というのはものすごく気を使うので、いまいちやる気になりません。でもこれを終えないと、まだゴールデンウィーク前後に撮った画像の処理も進まないので、とにかく処理してみます。



撮影はもう3ヶ月以上前のことになります。メモを元に記事を書きます。

2022年4月23日、月も下弦の時期になり、夜の前半は月のない空になります。休日の土曜の夜なので気兼ねなく夜更かしできます。

夕方くらいから準備を始めます。場所はいつものように自宅の庭。重いCGX-Lをえっちらおっちら運びますが、揺れのない撮影ができると思えば全然苦になりません。暗くなり始めくらいで極軸調整も早々と済ませて、あとは暗くなるのを待ちます。

対象は迷ったのですが、M104ソンブレロ銀河に決定。南の低空で撮れる時期がある程度限られるからです。目標は上と下の間にあるモジャモジャ。前回VISACで撮影した時は心眼で見ると何か見えるような気がするくらいのものです。



三つ子銀河の撮影で分かったように、CGX-Lも威力は凄まじく、それ以前から使っていたCGEM IIに比べて劇的に揺れを抑えてくれます。

ただし、SCA260の1300mmの焦点距離がちょっと短いです。一つ前に撮影したM51は、まずはバローなど入れる前にASI294MM Proのbin設定を1x1にあえてして、高解像度で撮影し、中心部をクロップしました。今回の撮影の時点ではまだM51の画像処理まで進んでいなかったので、これが正しい判断なのかまだできていませんでした。なので、バイアスやダーク、フラットダークなどが使い回して楽なこともあり、とりあえず設定を変えずにこのまま撮影することにしました。当然露光時間とゲインも使い回しのために変えずに10分と240のままにします。RGB撮影なのですが、本当はLが欲しいところ。でもまだフィルターホイールをこのときは新調していないので（その後、8枚のものに交換しています）5枚のままで、全部埋まっているので今回は諦めます。



撮影開始は天文薄明が終わる20時頃。撮影ソフトはNINAです。実際に10分露光で撮影を始めて何枚か結果を見ますが、どうもイマイチです。一枚一枚を見ている限り真ん中のモジャモジャさんは全く見えていません。これはスタックすれば見える可能性もあるので、まあよしとします。でも恒星が小さくならないのです。最初ピントズレかと思いNINAのAF(オートフォーカス)機能で何度か確かめましたが、HFT8程度が限界。PHD2のグラフを見てみると揺れ幅が+/-数秒とかなり大きいです。一度カメラをNINAから切断して、SharpCapの100ms位の短時間露光で見たのですが、揺れがかなり大きいです。最初シンチレーションかと思いましたが、外に出てみると、風が強い！設定時はそれほどでもなかったのですが、徐々に強くなってきたみたいです。

こんな状態なので結果はダメかもしれませんが、せっかくの月のない休日の夜なので、そのまま撮影を実行します。

撮影終了は、月が出てくる午前1時ころ。本当はもう少し予備で撮っておこうとしたのですが、あまりに風が強くてPHD2の信号で見ると時折10秒以上の幅で激しく揺れるようになってきたので、ここで撤収です。といっても、昼間に太陽を撮りたいので、赤道儀はそのまま片付けずに、万が一の雨に備えてカバーのみかけておきます。(といっても、次の日は結局晴れずに、太陽を見ることなく昼に片付けてしまいました。)


撮影フォルダを見てみるとR: 8枚、G: 9枚、B: 10枚が撮れていました。そのうちR: 5枚、G: 7枚、B: 7枚を画像処理にまわします。

• WBPPですが、なぜか格子状のノイズができます。いろいろ探ったのですが、どうもImage Integrationのところが問題なようです。枚数が少なくて、Percentile Clippingを推奨されるのですが、これにするとダメでいつものWinsorized Sigma Clippingにしたら消えました。
• また、Image Registrationのところで、RGBどれも2枚ほど弾かれうまくいきません。Image RegistrationのNoise reductionを2に増やし、この問題を回避しました。
• Local Nomarizationで失敗してしまいます。Interactive modeで色々試して、「Scale evaluation method」を「Multisale analysis」とすると回避できることがわかりました。
• あと、PCCでどうも色が安定しません。この時は青っぽくなってしまいました。

PI、Photoshopともに、できるだけ素直な画像処理を心がけました。特殊なことは星マスクと銀河部分のマスクを作ったくらいでしょうか。細部出しもPhotoshopの範囲内で済ませています。

結果です。bin1だと画像サイズが大き過ぎでこのブログだとアップロードできないので、解像度を半分に落としてます。




次の撮影は4月24日。今度はTeleVueの2倍のPowerMateを入れてやり、ASI294MM Proの設定でbinを2x2にして撮影してみます。対象は同じくM104です。



こちらも10分露光は変わらず、Gainは120にしています。PowerMATEで拡大してるので実質F10と暗くなっているため、Gainは4倍のもう120だけ上げ、240にした方が良かったかもしれません。

フラットフレームですが、夕方のほうの薄明で白色のごみ袋をかぶせて撮ってみることにしました。ただし、刻一刻と暗くなり時間変化が大きいので、枚数を限ってRGBそれぞれ32枚とします。条件を同じにしたいので、RGBすべて10秒露光とします。BGRの順にとったのですが、Gが少し暗すぎるかもしれません。Rは比較的明るくなるので、まあ大丈夫かと思います。

ただし、周辺減光がかなり大きかったせいか、どうもこのフラット補正はうまくいかなくて、4隅に大きな補正失敗部分ができてしまいました。たまたまなのか、この鏡筒+PowerMATEのせいなのかわわかりませんが、もし今後もこの組み合わせを続けるなら、トリミング前提で使う必要があるかもしれません。

後で画像で示しますが、フラットフレームを見ると、ホコリがセンサー面とフィルター面の両方にいくつか付いてしまっているようです。やはりカメラ周りをいじると必ずホコリが混入します。入れ替えをなくすという点からは、バロー無しでbin1x1のなしで固定してしまった方がいいのかもしれません。


画像処理は比較しやすいように、bin1の時と同様にできるだけ素直にすませました。あと、PCCでどうも色が安定しません。この時は赤っぽくなってしまいました。

結果です。周辺減光が残っていますが、とりあえず残しておきます。




さて、ここまできてやっと比較です。

原理的には分解能は同じです。

• bin1を使ったものはより広角に撮影できますが、12bitのダイナミックレンジしか使えません。ピクセルサイズが小さくなり暗くなるので、その分ゲインを240にしていて、実効的なダイナミックレンジはさらに不利になります。
• 2倍のPowerMATEとbin2を使ったものは、撮影範囲は各辺2分の1、面積で言うと4分の1ですが、14bitのダイナミックレンジを使えます。ゲインはbin2の時のデフォルトの120としましたが、この時も実質F値がノーマルの5から10になり、明るさでいうと4分の1と暗くなるので、ゲインは4倍明るい240のほうがよかったかもしれません。

銀河部を拡大して比較します。上がbin1で、下がPowerMATEにbin2


微恒星はPowerMATEで拡大した方がシャープに見えます。でもこの差はbin1の時は風が強かったことで説明できそうです。銀河部はむしろほぼ同じか、bin1のほうが心持ち細部が見えている気がしますが、それでもそこまで大きな差ではありません。画像処理にも微妙な違いがあるので、そこで説明がつくと思った方が良さそうです。

もしかしたらもっと差が出るのではと思っていたのですが、結論だけ言うと、このくらいの差ならば個人的にはこれは拡大せずにbin1で撮影した方がメリットが大きいと感じました。ダイナミックレンジは確かに損しますが、そこまで大きな差になるようには見えないのと、広角でも撮れるので後からトリミングなどできて楽しいこと、トリミング前提なら縦横を気にしなくもていいので、撮影時のカメラの回転も省けるかもということ、そして何よりM51の時にも書きましたが、カメラをわざわざ付け直したりしなくていいのでホコリが入らないことです。



今回、PowerMATEを入れ替えたためのホコリの影響はかなりのものです。まずは入れ替える前のフラット画像がこれくらいです。
PixInsightで強度にオートストレッチしたものにABEの1次をかけているので、相当あぶり出したような状態です。よくよく見ると無数の淡いリングが見えるような気がしますが、この程度では画像処理には全く影響がないと言っていいかいと思います。

次が、今回PowerMATEに入れ替えてから撮影した後、何も状態を変えずにフラットフレームを別撮りした時です。
少なくとも濃い小さなリング多数と、少し淡めの大きなリングが多数、はっきりと写っています。小さなリングはセンサーの保護ガラス面についたホコリ、大きなものはフィルター面に付いたホコリです。今回はPowerMATEをどう取り付けたらいいかで何度か入れ替えをしたので、部屋の中ですが30分程度はカメラ、フィルターを暴露していたと思います。入れ替え方法は確立したので、今後はもっと短時間になりもう少しマシにはなるはずですが、（特に、外で入れ替える場合は）ホコリの混入を0にするのは難しいと思います。

一応補足しておくと、これくらい埃があっても、個々のライトフレームではリングは多少見えますが、きちんとフラット補正した場合は仕上がりにはほとんど影響がなくなります。

それでもここのライトフレームに影響があるのが嫌なので、この後この埃を掃除したのですが、再び元のレベルまで戻すのにかなりの苦労をしました。掃除してチェックしての繰り返しなので、1時間以上の作業になります。できることならこの作業は避けたいです。



その後、bin1で撮ったものとbin2+PowerMATEで撮ったものをまとめてPixInsightで処理しようとしたのですが、画像サイズも解像度も違っているものをまとめて処理する方法がわかりませんでした。calibratedまでされたものをうまくregistratioinできません。5枚の1binと5枚の2binファイルをStarAlignmentで一合わせしようとした時、デフォルトだとどちらか5枚のみ、Star DetectionのAllow clusterd sourceをチェックすると少しマシで最高7枚の位置合わせに成功したましたが、それでもStar pairを見つけるのがうまくいかないです。何かうまい方法があるのでしょうか？

というわけで、今回は結果としては、周辺減光が少なく、広い範囲で選択でき、銀河部が多少細かく出ているように見えるbin1を採用します。恒星はbin2+PowerMATEのほうがシャープですが、周辺減光が激しく不採用とします。


前回を更新したと言えるレベルではないので、また来シーズンリベンジしてみます。



やはりフラットフレームのホコリを見ると、できる限り状態は変えない方が得策な気がします。本当に解像度がもっと必要になる時、例えばシンチレーションで制限されず、口径とピクセルサイズで制限されるようなことがある場合に、bin1とPowerMATEで試すことは将来あるかもしれません。

とにかくやっと3ヶ月前の画像処理が終わりました。まだ溜まっているので、順次進めていきたいと思います。
 

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前々回、前回とVISACで試した、10秒露光の30枚ライブスタック


 

を普通の300秒露光で以前撮影したM104ソンブレロ銀河で再び試してみました。でも今回は結果が出なかったので、単なる記録記事です。



今回の撮影時間は 10秒露光x30枚ライブスタックx32枚 = 2時間40分です。スタックした直後の画像をオートストレッチして見てみます。


前のM104と比べてみます。左が前回の連続300秒露光、右が今回10秒露光の30回ライブスタックです。


違いは

1. ○ 今回の方が星像はほんの少しだけ締まっています。
2. × ノイズは今回の方が圧倒的に多いです。
3. × 微恒星も今回は完敗です。

これはNGC4216で見た傾向と全く同じです。というか、トータル露光時間のさは前より小さくなっている（前は7時間と1時間、今回は4時間と2時間半）のに、ノイズに関しては差がさらに大きく出ています。ノイズに関しては2つ理由が考えられます。

まず一つは読み出しノイズです。そもそも読み出しノイズは一回露光したら必ず読み出されるノイズなため、一回の露光時間を伸ばすのが唯一の改善策です。もちろん撮影枚数を増やすことでもへらすことができますが、その効果は小さいです。実際、300秒から10秒にしたので、√30で5.5倍くらいになります。トータル撮影時間が前回が4時間10分で、今回が2時間40分なので、250分/150分 = 5/3のルートで1.3倍。読み出しノイズがゲイン120のところと420のところでまあ1.3倍くらいよくなるので、これでトータル露光時間での悪化と相殺とすると、やはり5倍強程度悪くなっていることになります。

もう一つは、リアルタイムのダーク補正をしているのですが、このダークファイルのノイズがコヒーレントに重なってしまっていることが考えられます。ダークファイルは10秒露光で8枚撮影して平均したものです。ライトフレームのトータル露光時間減るべきノイズよりも、ダークファイルのノイズの方が遥かに大きい状況かと思います。ディザーが十分なら、適当にちらされるはずなのですが、どうもディザーの振幅が小さかった可能性があります。ホットピクセルやクールピクセルは後で検出して画像処理で除去できるので、もしかしたらダーク補正はしないほうがいいのかもしれません

一応最後まで仕上げましたが、やはりノイズが大きいことが災いしてか、全くダメです。


どうも露光時間を30分の1にしているのに、星像の改善があまりにも少ないです。また、ノイズと微恒星に関してもちょっと厳しい結果になっています。もう少しやり方を変えた方がいいのかもしれません。

星像の改善に関しては少し計算して見ました。結構面白い結果が出たので、これについてはまた記事にします。



VISACでの銀河撮影を始めて、ASCOM経由で接続している赤道儀が動かないことが2−3度ありました。一度はケーブルを赤道儀のコントローラーに繋いでいないという間抜けなミスでした。あとはちょっといやなトラブルで、接続されていると表示されるのに信号を送っても赤道儀が反応しないというものです。接続しているソフトやセレストロンドライバーを落とした後に発生するみたいで、これが起きるとPCを再起動する以外は解決策がなかったです。

銀河撮影の後に、FS-60CB（青い馬星雲を撮影しました。また画像処理して記事にします。）で撮影した時、BackYarEOS (BYE) でカメラに接続できないことが一度ありました。カメラの電源が切れたのかなと思ったのですが、そうでもありません。また、PC再起動直後だったので前の接続がとかいうことはありません。結局BYEを再起動することで解決しました。

あと、PHD2が何故が赤経側の一方向にずっとドリフトがあり、補正信号を出し続けているという現象が起きました。最初VISACの固定方法を疑ったのですが、問題になるようなところは見当たらず、その後に変えたFS-60CBでも同様のドリフトが起きたので、PHD2自身か赤道儀に問題がありそうです。でもこれは赤道儀の電源を入れ直したら直りました。



今回のM104撮影後、まだどうも鏡筒を横から弾くと星が振動します。一番の問題はやはり一つの鏡筒バンドに対して、下側一本のネジで固定していることです。鏡筒が赤道儀から横に転げ落ちるようなモード（一般的にロールモードと言います）が弱いです。鏡筒がお辞儀するようなピッチモードや、水平面に回転するようなヨーモードは、たとえ鏡筒を叩いて励起しても、星像はほとんど揺れません。

ただ、ネジを補強するにしてもどうやればいいのか？鏡筒バンドとアリガタとの設置面積がちいさいので、ネジなどをつけるのもなかなか大変です。

Twitterで呟くと、何人かの方反応してくれました。その中でrimpaさんがアリガタ下からの押しネジでリングを固定しているとのこと。「そうか、押しネジでいいのか！」と思い、さらにシンプルに改良しました。

もともと橋頭バンドとアリガタを取り付けたM6のネジの左右に、M8のいもネジを入れました。これで押し引きネジ構造になります。


下の写真の左側、鏡筒の先の方は穴にねじ山が切ってあったのですが、右側、接岸側はただの穴でした。そのためM8のタップを切り、そこに同様にいもネジを入れました。

手で触っても違いがわかるくらいガチガチになりました。次回これで撮影を試してみます。



VISACについてはある程度クセが見えてきました。強化は必須ですね。まだ不十分かもしれません。

光軸は副興側はある程度調整しましたが、接眼側もふくめて調整する必要がありそうです。今のところおにぎり星像が出る確率は減ってきました。でもこれは光軸調整がまだ不十分だからという可能性もあります。

ラッキーイメージはもう少し見直します。シンチレーションも大いに関係するのですが、分解能ができるだけ出るようなパラメータをもう少し見つけたいと思います。

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