星と畑のシニアライフ

マルさんは天体写真6年生、野菜作りは8年生

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なんとか完成M81

3月8日、茨城県城里町に遠征してきました。
東葛のお仲間、mn3192さん、Shimizさん、RUKUさん、Sora-canさんと一緒でした。
ずっと天気が悪かったので皆さんとご一緒するのは久しぶりです。
いろいろ話したいことはあったのですが、トラブル多発でなかなかお話しする時間もとれませんでした。(すみませんでしたm(_ _"m))

おおぐま座の系外銀河M81のカラー化がようやく完成しました。
L画像は2月6日に花立山で取得していましたがその後は天候や都合に恵まれず、結局RGBとHaは3月8日、この日の撮影となりました。

構図の縦横を間違えたり、色々ありましたが・・・

鏡筒:セレストロン Edge HD800+0.7Reducer(口径200mm、主点距離1,400mm)
カメラ:QSI583WS(モノクロ冷却CCDカメラ)
フィルター:アストロドン Tru balance LRGB, Ha アストロドン5nm
追尾:EM-200 Temma2M、Celestron OAG, Lodestar, PHD2
総露光時間:L 8分×16枚(花立山)、R,G 8分×6枚、B 8分×8枚、Hα 15分×6枚(城里) 計 378分
画像処理:Pixinsight、FAP、PSCC

イメージ 1

<HD800をお使いの方へ>
ミラーシフトが原因と思われる画像間の微妙なずれがあり結果として色ずれが出ています。
この鏡筒をお使いの方、ミラーシフト対策を教えてください。
私の場合ミラークラッチを作法通りに締め付けていますがミラーシフトを防ぐことができません。
ガイドはオフアキ以外の選択肢はありません。
そういうモノなのでしょうか???

予備知識もこれが最後、今回はPIのPixel Rejectionアルゴリズムについてです。

3.PixinsightのImageintegrationにおけるpixel rejection

PIに限らず、コンポジットで平均値を用いる場合は異常値を除外したデータを平均化するという手法がとられます。
通常の天体写真では事前にスターアラインメントした画像を使いますので、ピクセル by ピクセルで特異な値を示すものは例えば人工衛星の光跡などに限定されます。
究極フラット作成においては星を排除する目的でpixcel rejectionを使います。 どれだけ除外するかは「1.画像中に占める星の面積」を考慮し、確実に星が残らないようにかつ必要最小限のrejectionを決めなければなりません。
今回はPercentile clippingとSigma Clippingに着目しました。

(1)Percentile clipping

中央値(メディアン)に対して設定したクリッピングポイントから外れたデータを除外する方法です。
取得したフラット画像の特定のピクセルで得られたた中央値をm、任意の画像の当該ピクセルの値をxとして、mより大きな値xiに対しては、
  xi - m > Ph * m
が成立するとき当該値は平均値の算出から除外されます。
同様に、mより小さな値xiに対しては、
  m - xi > Pl * m
が成立するとき当該値は平均値の算出から除外されます。
Ph、PlはHigh、Lowのクリッピングポイントです。
排除したいデータの値とメディアンが分かっていれば簡単に設定できますが、排除される割合は成り行きになります。

(2)Sigma Clipping

天体写真のコンポジット作業におけるクリッピングとしてよく用いられる方法で、標準偏差をσとして、中央値をm、任意の画像の当該ピクセルの値をxとして、mより大きな値xiに対しては、
  xi - m > Sh * σ
が成立するとき当該値は平均値の算出から除外されます。
同様に、mより小さな値xiに対しては、
  m - xi > Sl * σ
が成立するとき当該値は平均値の算出から除外されます。
Sh、SlはHigh、Lowのクリッピングポイントです。
よく知られているように、Sh=SL=1なら除外されるデータの割合は約32%(1−0.6827)、Sh=Sl=2なら、除外されるデータの割合は約5%(1-0.9545)になります。
天体写真のコンポジットではSh,Slとして3前後の値が使われることが多いようです。
この手法では、母集団に対して排除したいデータの割合を簡単に設定できますが、排除されるデータの値はすぐには判りませんので、削りたいデータが残ってしまったりあるいはその逆の事態も起こりえます。

下の図はPIのReference Document(*1)に掲載されていたものです。概念が分かり易いので転載させてもらいました。

イメージ 1



この例ではm-Sl、m+Shから外れた1,2,3及びN-1、NがClippingの対象となります。

(3)どっちがいいの?
前述のPI Reference Documentによれば、Parcentile Clippingは6枚以下のコンポジットの時に使うものであるのに対して、Sigma Clippingは少なくても8〜10枚以上のコンポジットに使うと書かれています。
今回の究極のスカイフラットは24枚以上のコンポジットを考えていますので、普通であればPercentile Clippingの選択はないですよね。

しかし・・・・、

続きは次回(;^_^A

参照ドキュメント (*1)
「PixInsight Reference Documentation | ImageIntegration」
ttps://pixinsight.com/doc/tools/ImageIntegration/ImageIntegration.html


3月3日、パシフィコ横浜でCP+を見学してきました。

片道1時間半をかけて出かけた割には、感動モノには出会えるませんでした。
もはや心は断捨離、物欲シュリンクのせいかな(;^_^A

CP+の会場内には、大きなカメラをぶら下げた人の多い事!
ファインダーの先には例外なくイベントコンパニオンさん。
これはと思うコンパニオンさんに堂々とレンズを向けれる訳ですから、気持ちはわからなくもないですがそのシーンだけを切り取ってみるとなんとも異様な光景です。

この日の唯一の収穫は、サイトロンジャパンのブースで、HD800のミラーシフトについて担当の方と話が出来たこと。
私のミラーシフトに関する問い合わせは、販売元のK産業経由でサイトロンジャパンに伝わっていて、セレストロンの回答待ちという事だそうで、放置されているわけではなさそうです、
セレストロンに督促するようお願いしておきましたが、どうなることやら。

*****************************

さて、究極のスカイフラット第2回は、天体写真における星像の占有率と大きさです。
要素研究のようなものですので興味のない方はスキップしてください。

1.画像中で星の占める面積比

これは、後々クリッピングのファクターを決めるうえで知っておく必要がありそうです。
今回、実験的に究極のスカイフラットを作る為に選んだろくぶんぎ座のフラット元画像の一部です。

この画像はApo-Sonnar/D810Aの組み合わせでF/3.2、SS/150秒で撮影したもので、15等くらいまでの星が写っていますが、それでも星の専有面積は目見当で1〜2%程度にとどまっています。

イメージ 1

黄色い枠の部分を拡大するとこんな感じになります。

イメージ 2

適切なディザ撮影を行えばコンポジット時のクリップ処理で星を消せそうですね。

2.星の画像の占めるピクセル数


これは、ディザガイドの移動量を決める際に必要データです。

いくつかの例を示します。
なお、撮影はすべてAPO-Sonnar/D810Aになります。

1)オリオン座サイフ 2.05等 

ISO1600 F/4.0 露光時間150秒で光芒の端から端は102ピクセルになります。

イメージ 3




2)りゅう座 3.8等星、5.19等星、7.66等星

ISO1600 F/3.2、240秒でそれぞれ35、28、16ピクセルとなりました。

イメージ 4


ディザガイドの移動量ですが、撮像しようとするエリアのなかで一番明るい星の画像に占めるピクセル数以上に設定すれば、同一ピクセルに同じ恒星の影響が複数の画像に発生することを避けることができます。
さりとて、移動量があまりに大きいといろいろ不都合もありそうです。
この辺りを斟酌すれば、3等星以上の恒星がなさそうなエリアで移動量50ピクセル以上を確保するというのが一つの考え方になりそうです。

とはいっても、これらの数値は光学系が異なれば当然異なってきますし、同じ光学系でも撮影条件により異なってくることは言うまでもありません。

つまらない話ですね(;^_^A
今日はこの辺りまでにさせていただきます。



ついに・・・Yahooブログも今年の12月15日でクローズの宣言がなされました。
名残を惜しんでというわけではありませんが、究極のスカイフラットと称して自由研究中のものを数回にわたって書いてみます。

なぜに究極のスカイフラットという事ですが;
APO-Sonnarのフラット補正について、あれこれ試してきましたがなかなかこれで由というところまで到達しません。

これまで、試したフラット画像の取得方法は、
1)EL板を光源とする方法:1枚当たりの露光時間は数秒
2)PCモニターを光源とする方法:1枚当たりの露光時間は数秒
3)スカイフラット:乳白色のアクリル板、あるいはサンドぺ^パーで目荒らしした透明アクリル板をレンズフードの前に取り付けて実際に夜空を撮影する方法:露光条件はLight画像とほぼ同じ
4)スクリーンフラット:白色スクリーンにPCモニターを光源として光を当てたものを撮影する方法(以前、ぴんたんさんやまーちゃるさん、(T-Fixさんも確か・・・)と取り組んでみた方法)
などなど・・・です。

これらを数十枚コンポジットしてマスターフラットに仕立てるわけですが、上記の方法で取得したフラット画像から仕立てたマスターフラットを使ったフラット補正では程度の大小はありますが以下の問題が残ってしまいます。

①周辺減光補正が不完全。過補正になりがち。
②強めの処理をすると同心円状の色むらが生じてくる。

①については特に説明の必要ないと思いますが、②の同心円状の色むらについてはこんなものだという例を載せておきます。

おうし座の星野写真を色彩強調したものです。

イメージ 1

程度の差は荒れ強めの強調をすると必ずこうなります。
同心円状に「あるチャンネル」が強調されてしまうんですね。

Light画像にこうした傾向があるのでしょうが、なぜAPO-Sonnarを使ったときにそういう現象が起こるのかは分かりません。
されど同心円状色むらの発生原因がどうあれ、光学系の不均一はフラット処理で補正出来そうなものですが、これまでの方法では上手く補正できません。
EL板やモニターフラットは撮影条件がLight画像とはかなり異なりますので、仕方ないとしても、スカイフラットにはある程度の期待を持っていました。

ところが、スカイフラットで仕立てたフラットフレームを使ったフラット処理をもってしても、目立たなくはなりましたがやはり同心円状の色むらは残りました。

イメージ 2

この画像だと分かりにくいのですがRチャンネルだけ取り出してみると、見事な同心円が。

イメージ 3


スカイフラットとLight画像の撮影条件の違いは、フードに拡散板をつけるかどうかだけですよね。拡散板が悪さをするのでしょうか。

それなら・・・・という事で、拡散板を装着せずに撮影した画像でマスターフラットを仕立てる方法(以下、究極のスカイフラット)を考えてみました。

究極のマスタースカイフラットの作り方(アイデア)

星が写った画像から、どうマスターフラットを仕立てるかですが、考案した方法は以下のようなものです。

(1)明るい星が少なく、明るい銀河や星団・星雲もなく、出来れば背景に分子雲やIFNのようなものも存在しない領域で適当なディザガイドで数十枚の画像を撮影する。
(2)撮影した画像をキャリブレーションし、スターアライメントなしでコンポジットする。
(3)コンポジットの際、適当な方法で星の写ったピクセルのデータを除外してそれ以外のデータで当該ピクセルの値を算出する。==>星の影響を排除したマスターフレームの出来上がり

これだけです。

すでにお気づきの事と思いますが、ディザガイドでコマごとに撮影位置を微妙にずらして、スターアライメントなしでコンポジットすることにより一つの恒星はセンサー上の同じ位置ではなくランダムに移動した位置(正確にはディザガイドでコントロールされた位置)に像を結びます。
星の位置が分散されるという事は、同一ピクセルでもコマにより星が写ったり写っていなかったりすることになりますが、あるピクセル上に星が写ったコマの割合をaとします。
aはピクセルごとに異なりますが、センサー平均値としてはセンサーの全ピクセル数に対して星が写ったピクセルが占める割合と等しくなります。
星の少ない領域を選べばaはせいぜい数%に留まると思われます。
センサー上に星の影響を受けるエリアが均等に分布するとすれば、すべてのピクセルについてa以上の割合でハイクリップをかけてやれば星の影響を排除したピクセルだけでコンポジットすることができるように思われます。

これを、どう実現するかですが;
Pixinsightであれば、ImageIntegration の際にPixel Rejectionとして、方法は「Sigma Clip」や[Percentile Clip]で星が写ったピクセルのデータを確実に排除して残ったピクセルのデータを加算平均するというやり方で星の影響を確実に排除した理想のスカイフラット画像がきるはずですね。

ざっくり書くとそういう話ですが、中身の薄い話なので いろいろ尾ひれをつけ足して数回のシリーズにしていく予定です。

第1回はここまで
Aurora Flatfield Panels(通称オーロラパネル) 160mmを購入しました。
オーロラパネルはドイツのGerd Neumann社が提供するフラットフィールド専用の光源です。
ttps://www.gerdneumann.net/english/astrofotografie-parts-astrophotography/aurora-flatfield-panels/uebersicht-aurora-flatfield-panels-overview.html

発光体はEL板ですがムラがなくスペクトル特性に優れたものというのが売りのようです。
実際、私は直径315mmのものを持っていますが、ムラのなさは実感しています。
315mmはAPO-SonnarやBORG 77EDIIで使うには大きすぎるので160mmサイズを追加購入しました。

届いたものはこれです。

イメージ 1

オーロラパネル本体と、インバータ、電源ケーブルが内容物の全てですが驚いたのは梱包。
Fedexのレターパックケースのような決して丈夫とは言えない紙パックにクッションもないままに梱包されていました。
えっ、と思いましたが考えてみたらオーダー時にSipping Methodを選択出来るようになっていてFedex Envelopeを選択していました。
価格は、送料を含めて72.45ユーロでした。

早速、デジカメ用の色相調整と光度調整を行いました。インバータは可変ではなく固定型ですので減光フィルムとシャッタースピードで露光量を調整することになります。
いろいろ試した結果、減光がLee299(ND1.2透過光量6.5%)2枚と色合わせにLee176を1枚でいい感じになりました。
イメージ 2

D810A/Apo-sonnar 使用時の絞りF/3.2 ISO1600、シャッタースピード2秒でこんな感じです。

イメージ 3

ちょっとBが弱いようですが、まあ良しとしました。

モノクロ冷却CCDですと、LRGBはLee299を1枚、ナローバンドは減光なしで数秒〜15秒程度の露光で使えるかと思いますがまだ試していません。

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