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画像処理

2021年8月26日 (木)

なんとなく狂解像:その1

0.今日も妄想

天文ファン界は、感染症であふれている。

ポチリヌス菌症だけではない。

口径病、反射病、屈折病、架台剛性追及病、接眼病、双眼病、狂拡大病、自動導入病、ノイズ病、眼視病、電視病、ベランダ隔離されます病、その他ありとあらゆる常人とはかけ離れた症状を呈する。複数の病に感染しても、免疫を獲得するどころか、更に体力・財力・家庭平安を損ないヘロヘロになる特徴がある。

小生はここ数日、狂解像病である。これは、ISS追尾者に多く見られるところの狂拡大病に通じる悪性のものだ。

発症要因は、Netの海に飛沫の如く漂う各国マニアによるガリレオ衛星のすごい写真である。模様が見えてるじゃん!

小生の主鏡筒は、5インチシュミカセのセレストロンC5。

いまいち見えが良くない。光軸修正をやりすぎで、ねじ(ネジではない。JIS用語ではひらがならしい。)の頭を崩してしまうほどだったが、光量はともかく、〇カハシの何十年か前の6.5cmフローライト屈折と同じくらいの解像感に留まっているようだ。(ねじ破損ににつきましては、twitterの威力で、宙歌さんの情報で、安価に交換出来ました。ありがとうございました。)

しかし、ボケ、低コントラストに対しても、手はある。

かつてハッブル望遠鏡が、計測のミスで設計通りの鏡面に作られず、がっかりの星像であった。補正光学系を宇宙に運んで修繕するまでは、地上で、取り敢えずソフトウェア的に緩和する手段が採られた。

すなわち,Drizzle(小生よく理解できてません。)がこれには含まれていたらしい。

Wiki: Drizzle(image processing)

 

1.中途半端にDrizzleして撃沈

素材は、8月23日夜に撮影した、ガニメデとエウロパの接近動画です。

本当は、撮影された何百というコマそれぞれを再サンプリングして細かい画像を作ってそれを位置合わせスタックするのが筋と思います。

また、小生機材では、アンダーサンプリング画像でもない画質と感じます。(たとえ、オーバーサンプリングであっても、更なるオーバーサンプリング後に位置合わせスタックすれば、光源位置推定の精度は上がり、解像効果あると思います。)

しかし、めんどーなのです。小生には、うまく繰り返し操作させるマクロのノウハウが無い。

そこで、いつもの中途半端な原始時代的人力処理です。

①PIPPでOptimise Option を試しにISSに設定したら、動画からTIFが2百個くらい生成できたので、それをYIMGで人力で16個ずつ位置合わせスタックしたものをつくりました。素のピクセル解像で、極めて粗いです。(全部で12回、計12個の画像作りました。ほんとは、こんなまとめ方は中途半端なおかしい方法です。)

②12個それぞれを、中心部クロップのうえ、YIMGで300%の再サンプリング行い細かくし、次いで、12個の細かくした画像を位置合わせスタックしました。結果、大気差のある画像が出来ました。

③上記1画像に対し、Lambdaさんにこれまたtwitterで教えていただいた方法で、RegiStax6を用いてRGB Alignを行い、大気差を緩和しました。Wavelet処理もかけました。しかし、今次方法では、2個の衛星には分離までには至りませんでした。

④撮影時刻頃の衛星の状態は、Skysafari pro では、こんな感じでした。

 

上記①から④を1枚に並べた画像です。

5インチシュミカセのセレストロンC5。FL=1362mm(ASIAIRプレートソルビングでの表示)、直焦点ASI533MCproである。ピクセルピッチ3.76μm(0.57秒角)

Compare4_trm

 

大体同じ時刻の全体像に処理画像を張り付けました。こんなくらいの先鋭化です。

117

 

 

2.思ったこと

今回方法は期待よりも効果薄かった。

機材と大気含めての光学系だなー。

バーローレンズあると良さげ。

エアリーディスクやドーズの限界超えて解像できるのは、当然な予感。デジタル化により、ニュートン力学から量子力学への拡張のような。

人間は黄斑部中心の視細胞密度すら超えた解像力を持っていると思われるが、眼球の微細振動による走査と視神経や脳にによる処理により、ピクセル超えの解像を得ているのだろう。

 

3.次回へ続く(かもしれない):なんとなく狂解像:その2

(ガニメデとエウロパの接近画像、他のあやしい手抜きバリエーション)

 

 

 

 

 

 

2021年1月20日 (水)

なんだかわからないことやってみる:不等辺四辺形の星々はどこまで認識できるか?

1.これ、なーんだ?

Trim

答え:オリオン座M42の不等辺四辺形、トラペジウムです。大気差で色がついてるようです。

極力飽和しないように撮影しました。

セレストロンC5、ASI533MCpro、ASIAIRpro、SIGHTRONさんのQBPフィルタ。AZ-GTi赤道儀モード。

5秒露光を100枚をLIVEスタック。ASIAIRproでカメラゲインはLOWにしました。

スタック数が100枚と多いのは、ウェーブレット処理を考えてのことです。滑らかな画像が経験的に良いようです。

この機材の組み合わせで、プレートソルビング連動の自動導入がなんとか機能しました。限界に近く、GOTO1回目は考え込んでも、2度3度連続GOTOさせているうちに、ほぼど真ん中導入できました。とても便利です。ASIAIRproのプレートソルビング画面には、焦点距離1190mm、画角0.54度×0.54度と表示されました。こんな機能も隠れているんですね。

小生としては究極の精度を目指しました。オートガイドですが、AZ-GTi赤道儀モードはときどき暴れるので、その気配があるとそのコマはスタックしないように、ずっとグラフの気配を全力注視しながら撮影しました。素晴らしく労多くて、なんだかなあ。

機材は窓の外のベランダにあります。幸い、無線で操作できますが、窓ガラス越しだとASIAIRproの電波が弱く、窓に貼りつくようにして作業です。ガラスを通してすら、冷気がとても寒かったです。

 

2.明るさを調節する

TIFデータをYIMGに入れると、一見真っ暗な画像ですが、トーンカーブを操作重ねると、画が出ます。こんな感じ。

トラペジウムがまぶしく丸く太ってます。露光時間、気流、架台精度、シュミカセの精度の問題もありますよね。

祭りの提灯のように光ります。音もなく、神秘的美しさを感じます。複数露光時間によるHDR撮影とかやってません。

Stack100_light_m42_5s_bin1_11

Stack100_light_m42_5s_bin1_11trm

中心部を切り出し、3倍にオーバーサンプリングしたのち、輝度をやや暗く調整しました。後の強調作業で輝度がすぐに飽和しないように少しだけ抵抗するためです。

スタック後の画像を再サンプリングするのはおかしい方法です。本来は、個々の画像を再サンプリング後にバッチ組んで加算するとかしないと意味がほとんどないのですが、そこまで律儀にするのはめんどーなので、手抜きしました。

こんな感じ。E星、F星が少しだけダルマ状に出っ張って、存在の気配が感じられます。

300pct_3k3k_5sec_kido

 

3.炙り出す

YIMGを用いて、ボケ補正、ウェーブレット処理、ノイズ除去、トーンカーブ調整を繰り返し、こんな画像になりました。

300pct_3k3k_5sec_trapezium_full

 

4.多重星認識できるか?

拡大します。 ネット上のスカイアンドテレスコープ社の図に合わせて、方向を逆転しておきます。

小さい星がいくつか見えます。神秘です。ここは星が次々誕生している領域だと聞きます。酵母菌の出芽風景ではありません。

ネットの図をもとに同定すると、こんな感じ。

I星は、C星に隠れてしまってるようで、見えません。H1,H2星は、分離はしませんが、見えてるようです。

画像が美しいかどうかは別として、5インチシュミカセでも、かなり暗い星まで「認識」はできたようです。

Trapezium1

 

4.おまけ

FC65で撮影したトラペジウム付近の動画です。

QBPフィルタ使用、ひとこま当たり300ミリ秒くらいの露光だったと思います。

(了)

 

 

 

 

2020年10月28日 (水)

はみ出すバラ星雲:フィルターレス改造SV305:レンズレス・シュミット化NEWTONY君

センサーはみ出す宇宙の薔薇

10月24日夜、快晴になりました。

当地ではまれに見る透明度で、天頂は3等星が見えます。

ベランダに速攻で軽量機材を出して撮影しました。

ノイズやきめ細かさに問題ありますが、この機材にしては迫力の画像が得られたと感じます。

Rose_5600s

64秒9フレームスタックを10セット=総露光約6000秒

フィルター皆無

ゲイン最高(=30)、コントラスト25、ガンマ1.0、

ダークあり

サチュレーション100、シャープネス50

SIGHTRON NEWTONYくんレンズレスシュミットニュートン改造:絞り口径4mm,FL200mm(=F5.0)

SVBony SV305 フィルターレス改造

撮影アプリ:SharpCap pro

画像処理:YIMG,ニコンCaptureNX2で頑張って炙り出し。

架台:強化改造AZ-GTi 赤道儀モード

プレートソルビング連動天体ど真ん中自動導入(FL200mmとSV305の組み合わせではこれが不可欠です):ASIAIR pro :ASI 120MM-S(ガイド鏡FL50mm):ASI533(望遠レンズFL180mm):各鏡筒の光軸合わせが必要です。

オートガイド:ASIAIR pro 及びASI 120MM-S(ガイド鏡FL50mm)

同架のASI533MC proでも気ままに撮影とかプレートソルビング連動のテスト

一眼レフは、視野が屋根や壁で遮られるので今回は不使用。

なお、デジイチでも機種によっては、ASIAIRproでプレートソルビング連動天体ど真ん中自動導入できます。

 

機材風景

Img_5411

 

 

SV305について

サイトロンジャパンさんから最近SV305-SJが発売されました。

クリアカバーガラスになり、リスク覚悟でフィルター除去する必要がなくなりました。いいですねー♡

個人的には、イメージセンサーのサイズや感度からすれば、惑星向きと思います。

でも、好奇心がいつもつぶやくのです。「星雲、やっちまいな」「限界を試してみな」

星雲をこれで撮ると、鏡筒の特性と相まって、いつも、僅か2メガピクセルとは思えない迫力を小生は感じます。

比較的安価でこころおきなく試せる良い機材です。ASIAIRproに繋がらないかなー。

小生は、いよいよ多種多様な機材を妄想し、沼を感じますョ。(奥さんが鉄の鎖で抑えてくれていますけどね。)

 

 

YIMGでノイズ処理と加算平均した段階の画像は、これです。

5600秒露光でも、とても淡いです。

ノイズを除去するのが大変でした。(過去記事: 逆色ノイズ加算処理の試み:レス改造SV305:レンズレス・シュミットNEWTONYくん

空がとても暗いところで撮影できれば改善するかもしれませんが、冒頭の写真までに炙り出すのは、かなり無理があります。

レンズレス・シュミット化で画面周辺でも星像は小さいです。

しかし、スパイダーの影響で輝星が大きくなります。

ピント合わせも難しく、今回はちょっとずれたようです。

Rose1_10_mir

 

同じくSV305でM31です。

32秒×17フレームをスタック。(=544秒露光)

10分露光でも、空がいつもより良かったので、結構写りました。

M31_1_adj2

 

 

同じくSV305でカニ星雲(M1)です。

64秒秒×11フレームをスタックしたものを8セット。(=約6000秒露光)

M1_5600s 

 

 

(了)

 

 

2020年9月20日 (日)

DRIZZLEってどうよ?:NEWTONYくんとSV305:土星直焦点極小画像で試す

DRIZZLEってどうよ?

9月18日、少しだけ雲間に星が見えました。

レンズレス・シュミット・ニュートン化したNEWTONYくんで直焦点撮影.

ターゲットは、土星。

レス改造SV305にQBPフィルター装着。このところ付けっぱなしです。

焦点距離僅か200mm。アンダーサンプリングの極小の星像になってると思います。

新たに光軸の関係で偏芯を調節した絞りの口径は40mm、f5.0です。

画像処理で惑星drizzleの効果を試します。(以前からFC65でオーバーサンプリングを試していましたが、drizzleって呼ぶのを皆さまのブログ等で遅ればせながら知りました。)

 

結果:効果あるじゃん!

9

 

 

プロセス

DEBAYER

1.左:直焦点のFITS画像です。粗いですね。露光80ミリ秒。ゲインは、PC画面では3.0に見えたのですが、SharpCap記録フォルダの撮影データでは、30になってました。小生の眼がもう見えないのかなあ。

IMX290のピクセルピッチは2.9マイクロメートル。FL200mmなので角度にして、ほぼ3秒に相当すると思います。

2.右:ASIFitsVewでdebayerし、簡単そうなJPGで出力しました。でも、色がおかしいです。色相が180度近くずれてる感じ。

0_1

 

 

DRIZZLING

3.左:約3倍にdrizzleしました。(=3倍のオーバーサンプリング)。かなり滑らかになりました。

4.右:21コマ撮影したうちの良さそうな8コマを選び、3倍オーバーサンプリング(nikon CAPTURE NX2でバッチ処理)後、加算平均しました。自動位置合わせです。これにより、センサーのピクセルピッチを超えた分解能を目指します。PoleMasterが星像の重心を算出して、ピクセルピッチ以上の分解能を得ているらしいのと同様の発想です。

土星らしくなりました。でも、色がおかしい。QBPフィルターの効果だけとは思われません。

大気の色収差が反対方向に出てるので、おそらく、色相が180度くらいずれているように感じます。

2_3

 

 

大気による色収差を補正(怪しげな)

5.色分解したのち、再度画像合成して自動位置合わせすることにより、大気によると思われる色ずれを軽減しました。(YIMG使用)

4_5_6_7

 

 

色相調整

6.左:5.の再合成と同一の画像です。色が不自然です。

7.右:なので、色相を170度ずらせました。(YIMG使用)

7_8

 

 

仕上げ

8.わずかにウェーブレット処理して冒頭の写真の出来上がりです。(YIMG使用)

格子状のピクセルあたり約1秒に相当します。

分解能は6秒くらいでしょうか。球面収差は残ってるはずですが、結構細かいとこまで出たと思います。

QBPフィルターを外せば、もっと良くなる感触があります。

SV305にもともと付いていた光学ウィンドウ(IRカットフィルタらしい)は除去済です。

9

 

 

撮影画角全体

SV305、1920×1080ピクセル、5.6×3.1mm

撮影画角全体は、こんな感じでした。8秒露光×23回をライブスタック。

上が北です。前回記事の手法で大きなノイズをキャンセルしてます。ダーク有り。自宅。

 

Saturn184sec_20200920003501

 

NEWTINYくん光軸調整

撮影に先立ち、明るい星を用いて斜鏡を調節し、光軸を合わせてあります。

主鏡が少し傾いていることや斜鏡の接眼部との位置関係の誤差が考えられました。

鏡筒を覗き込んでの目測ですが、絞りの偏芯が5mmくらいが適正のようでした。いままでの偏芯2mmでは足りません。

そこで、絞りを作り直しました。チップスターおいしいなー。

小生の機体の主鏡の傾きは、0.2~0.3度くらいか? 球面鏡ですが、絞りを大きく偏芯しないと像の悪化と周辺減光の偏りを生じます。

また、QBPフィルターがでっぱり、かなりの光路遮蔽が生じています。(覗き込む写真で、主鏡の上が平らに欠けて見えます。)

個人的には、QBPフィルターは、あまりセンサー面に近いとコントラストが低下する印象があります。

良い空のところに遠征し、フィルターなしで試したいものです。

Img_5335 Img_5336

 

(了)

 

2020年9月 7日 (月)

逆色ノイズ加算処理の試み:レス改造SV305:レンズレス・シュミットNEWTONYくん

謝辞:

自由度が高く素晴らしいフリーソフトであるYIMGとその作者様に感謝いたします。まだ使いこなせておりませんが、おかげさまで、いろいろな試みができ、画像処理の理解が小生の如きであっても少しずつ進んでいるように思います。

注:本記事は、好奇心によりやってみた結果の備忘録と、小生のような天文初心者の方々への些細な情報提供です。

  こういう方法は、みなさん既にご存知のことかも知れません。非常識かもしれません。小生の誤りもあるかもしれません。

  もしも試される場合は、データや機材については自己責任です。写真の元データは、必ずバックアップの上、行ってください。

  YIMGの作者様にも迷惑をかけてはいけません。

 

 

0.ノイズ軽減後のM31

フィルターレス改造SV305+レンズレス・シュミット・ニュートン化NEWTONYくん

絞り口径41mm、FL200mm、

32秒露光、17コマスタックを8セット、総計約80分の露光です。自宅ベランダ。1等星しか見えない。

いつもの定位置で、極軸合わせ無し。AZ-GTi赤道儀モード、ASIAIRproでオートガイド。sharpcap使用。ダーク有り。

4_cnxadj

 

小生の環境では画像にノイズが目立つので、一匹変態の小生は、なんとなくやってみました。

結果的にかなり軽減できました。

 

Img_5247

 

1.ノイズ有り元画像

1

YIMG(64ビット版)で加算平均及びトーンカーブ調整してます。

なぜか、星に色が無いなー

拡大すると、でかい色付きノイズ多数。

Kakudai

 

対処方針:逆色ノイズ加算

うーん、ノイズの色が、RGBではなく、RGBの補色に近いかも知れない。

また、ノイズのところは、明度が周囲より低いようです。

イメージセンサー上のRGBクールピクセルが、色空間変換を経て周囲数画素の範囲に影響を与えている感じがします。

つまり、欠けたピクセル色があるために暗くなって補色が出ているのではないでしょうか。

欠けている色だけ抽出できれば、それを加算して埋め合わせればよさそうです。

つまり、周囲平均を元に、いわば、逆色ノイズを作って加算。アナログう!

個別のピクセル欠陥を元から演算補正するような、FITSを根源から操作するような、そんな技量は小生には到底ありません。

 

コンセプト:逆色ノイズを作って加算し、打ち消す。

 

2.高周波成分を除いた画

まず、周波数成分の高いノイズはほぼ無いけど、元画像にかなり近いというものを作ります。

YIMGの、本来はフラット調整用と思われる、「バックグランド補正」に着目しました。

ます、「バックグランドデータ作成」機能を使います。

周囲4辺付近は、演算のため、欠けます。パラメータはいくつか試行錯誤しました。

2

 

3.欠けた色の画像(逆色ノイズ画像)を作る

次に、2.の画像において、「バックグランド補正(画像データ)」を選択し、1.の元画像をシフト量ゼロで減算します。

すると、RGBの輝点の絵になります。ノイズと逆の色(補色?)になってるようです。うまく行きそうです。

3

(小生は、さらにこれを少しトーンカーブで強めに調整し、より良好な結果にしています。)

3_toneadj

 

4.元画像と逆色ノイズ画像を加算する

「画像合成」機能を用いて、1.と3.の画像を加算します。比率は、どちらも100%にすることが多いです。

自動位置合わせしないように、「比較範囲」はゼロにしました。

結果は、目的のノイズがかなり除去されました。小生には、ほぼ十分です。

4

 

小生の不徳の致すところで、光軸等のずれで明るさ不均一なので、capture NX2で手動でちょっと調整し、更に、鏡像になってるので裏返すと、冒頭の画像になります。

 

5.おまけ:

同様の手法、同一光学系・機材・光害の空での作例。

レンズレス・シュミットは色収差、コマ収差が無い。

球面収差はある。

M27です。総露光約60分。

以下の3枚は、星雲部で消えなかった目障りなノイズを各2から3か所のみ、最低限のレタッチしました。

鑑賞写真なので、ご容赦願います。

M27_6org_plus_bgdsub_cnx2_v2

 

M8干潟星雲です。この写真は、レス改造機にサイトロンさんのQBPフィルターを装着しています。

総露光約40分。極軸精度が低く、努力しましたが、縞状のノイズがあり、小生には、解決できていません。

M8_sv305_40min_sub_cnx2

 

M20です。これもQBPフィルター装着です。

総露光約20分。

M20_20min_cnx

ここまで映るとは思いませんでした。

星像が小さく、迫力を感じます。

(了)

2020年2月26日 (水)

Topaz DeNoise AIをエスキモー星雲などで稚拙に試す

Topaz Labs LLC. のTopaz DeNoise AIを試します。

低技量でのほんの上っ面の印象ですが、それでも、とても強力なツールだと感じました。

 

 

NGC2392(エスキモー星雲)

47"*43" 視等級9.68 (Wikipedia)

Top

 

2020.2.23 20時ころ

セレストロンC5(D125mm F10)直焦点 AZ-GTi赤道儀モード

NIKON D7100 無改造 iso 800   フィルターなし

露出60秒×良画像14枚(14分)自宅ベランダ

使用ソフト:YIMG, Topaz DeNoise AI 30日間お試し版, CAPTURE NX2等

(加算平均、ノイズ低減、ウェーブレット処理、色調等調整。厚化粧です。)

以前記事にした、FC65での同天体に比べ、光量は豊富ですが、解像力は、ピント、光軸、収差、ガイド、小生の曲がった性格、いろんな要素があるんでしょうが、いまいちの印象です。ご勘弁。

 

 

 

60秒露出1枚で試してみる

(左が原画、右が処理後)

1shot1min

Remove NoiseとSharpenをどちらも25だけ効かせています。

背景、星雲のノイズが容易に消えます。

中心星の集光もやや鋭くなります。ただし、左上の恒星は、集光度が少し上がりますが、乱れが収まりません。

2本のスライダーを適当に調整するだけで、僅か60秒の露出でも、驚くほど長時間露出の印象に近くなります。

 

 

14枚加算平均の元画像に適用してみる

Removenoise100pc

スライダーを動かし、Remove Noise 100。星雲はのっぺり。中心星の集光は強くなる。背景は、14コマ加算平均の段階でノイズが小さくなっているので、変化を感じない。

 

Sharpen100pc

スライダーをSharpen 100に。あまり変化感じない。中心星の集光は強くなっている。

かすかに星雲外周部に模様を感じるようになる。

露光が多い画像では、効果が少ない感じ。この夜は、セレストロンC5の光軸がずれてるみたい。

 

うまくいかなかったカニ星雲

もじゃもじゃが現れる。ノイズの地図の縮尺の分析に迷って、間違っちゃいましたって感じ。

元画像は、ピンボケのものすごく淡い画像をオーバーサンプリングしたり多数枚加算したり、ウェーブレット処理したり、いろいろ強調処理したり、混ぜたりしたもの。

FC65、60秒×32枚、iso1600、 フィルターなし、D7100無改造、自宅

M1

 

とりあえず、小生の環境での、短時間での印象です。

多くの方々が優れたレビューをしていらっしゃいますが、参考までに、小生の稚拙な印象を並べてみます。

バックグラウンドノイズ削減が、ものすごく強力と感じました。試すべきことは数多ですが、そのうち、購入しそうです。

星像を鋭くする効果も同時にあります。(Sharpen)

効果が並列した画面で比較できるし、インターフェースもシンプルで、とりあえず二つのスライドバー操作で楽しめます。

バッチ処理もできました。便利です。

ノイズ除去を強くしすぎると、のっぺりとなり、絵の部分部分で解像感に不均一を感じます。不快な画になります。

Sharpenを強くしすぎると、偽の模様が出ます。

画像の部位によって、異なる処理をつぎはぎしている感じ。その場所がどんなノイズ状況なのかを機械が認識することの困難性を感じます。

オーバーサンプリングしたりしたこねくり回した画像は、うまくいかないことがありました。まるで、縮尺のわからない地図を無理に解釈しようとして失敗するような感じを受けました。

素直な露出不足画像と相性が良い印象。

MANUALとAUTO双方ためしましたが、AUTOでも結構いけました。

優秀なソフトだと思います。が、使い方次第で、真偽が混在した厚化粧になりそうです。

 

おまけ:冒頭画像と同じ元データをTopaz DeNoise AIを使わずに処理

合計14分間露光した絵だと、あまりメリットない感じ。

Last

 

(了)

 

 

 

 

 

 

 

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