天文はかせ序二段(仮)

天文はかせ序二段(仮)

仙台高専(旧・宮城高専)天文部の活動記録です

60DaとKissX5のノイズとダーク減算

概要:ツインシステムに使っている60DaとKissX5のノイズを比較。300秒露光&センサー温度28℃では両者に差はなかった。一方、420秒露光&センサー温度31℃では、ノイズの差が顕著だった。あと、夏場のダーク減算はやっぱり有効だよねという当たり前といえばその通りな話。

はじめに

興味のない方が読み飛ばせるように、冒頭に概要をのせました。気が向けば今後も続けます。さて、

今春から撮影に用いているMamiya ApoSekor 250mm F4.5によるツイン撮影システム。実は同じカメラを二台買う予算を吝嗇って、同一のレンズに異なるカメラを取り付けています。一つは改造済みKiss X5、もう一つはCanonEOS60Daです。

両者ともAPS-Cセンサーで1600万画素と似た性能である一方、前者が家族向け量産カメラであるのに対して、後者はCanonが販売した最後の天体撮影専用カメラ。60Dの生産過程において、特にノイズレベルの低い「アタリの」イメージセンサーだけが使用されている、とは単なる噂なのか、本当なのか。

ツインシステムの目的は、撮影枚数を2倍確保して加算平均することで、ノイズを1/√2に減らすことにあるわけです。そこには全てのフレームのノイズレベルが同じという前提があって、もしKissX5のノイズが60Daにくらべて酷いようなら、KissX5のデータを捨てた方が良い結果になるという可能性もあります。

そこで、これまでの撮影結果から、両者のノイズの比較を記録しておきます。

外気温16℃、センサー温度28℃〜29℃の場合

5月の室根山での撮影。

  • 気温:16℃
  • 露光:ISO1600, 300sec.
  • センサー温度:28℃(60Da)、29℃(kissX5)

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背景のざらつき具合で60Daの方が良い感じですが、後出の結果と比べるとそれほど大きな差ではありません。これなら単純に両者を加算平均してもよさそう。

外気温21℃、センサー温度31℃〜32℃の場合

8月の蔵王山での撮影。

  • 気温:21℃
  • 露光:ISO1600, 420sec.
  • センサー温度:31℃(60Da)、32℃(kissX5)

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5月の室根での結果とくらべると、センサー温度が上がって露光時間も長い分、ノイズが増えて当然。ここで60Daは優秀さがよく分かります。一方、KissX5は一気に輝点ノイズが増えてしまいました。ここまでくると、両者を単純に加算してノイズが下がるか微妙ですね。

仕方ないのでダーク減算する

このツインシステムは、いまのところディザリングができない*1ので、蔵王での撮影では、後日しかたなく冷蔵庫を使ってダーク減算をしました。その効果も付記しておきます:

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ダーク減算すれば、両者のノイズレベルはだいたいコンパラになって、これなら一緒に加算して大丈夫そうです。

最近は、ディザリング撮影などで省略されるようになって来たダーク減算、夏場の撮影で露光時間が長い場合は、やっぱり有効だと思います。最後にダーク減算前後のGIFアニメを。

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*1:2台のカメラを同時使う場合、どうやってディザリングするのでしょう?

第一回,名取駅前電子観望会

先日の金曜日,かねてより計画していた駅前電子観望会を開催しました。駅前の公園に望遠鏡を広げて,帰宅途中の方々に立ち寄ってもらって,星雲星団を見てもらおうという企画です。特に事前周知や告知はせず,今回は練習形式です。

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駅前公園に設置した電子観望システム

当日は,昼間の炎暑がのこり,部員達と一緒に汗だくで準備です。

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パソコンのセッティングに余念のない部長

そうこうしているうちに日も暮れます。当初の予定ではM13,M27,M57あたりを観望する予定でした。

「まずはM13を導入しましょ」

と空を見上げて顧問は絶望しました。ヘラクレス座の星が全く見えないのです。駅前の光害を甘く見ておりました。

「じゃあ,M27にしますか。や座はもちろん見えないから,白鳥座をつかって・・・。白鳥座もみえないなー」

そう,白鳥座の星はデネブとサドルしか見えません。20分ほど格闘しましたが,M27の導入も諦めました。

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画面右は,必死に導入をする顧問。部員達はスマホをいじって暇つぶし。

そのあとM57はなんとか導入できました。それで何人かのお客さんに見てもらうことができました。

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近所の小学生にM57を見せて説明しました。「あれは星が死んだ後のすがたなんだよ」そのあと小学生は無言で去って行きました。。

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通りかかりの通勤の方にも見ていただきました。

反省点

  • 集客に問題がありました。帰宅途中のみなさんは,こちらを機にするそぶりは見せるものの,なかなか足を止めて立ち寄ってくれません。「見学自由です,お気楽に」と看板を立てるだけではダメで,もう少し積極的に声かけしないといけませんね。
  • 駅前の光害は予想以上でした。次回までに目盛環をつかった導入を練習しておかないといけません。自動導入の赤道儀は来年度の予算で購入したい。

 

梅雨明けのスタートは網状星雲から

今年の梅雨も長く、辛い時期が続きました。6月から2ヶ月間、天文部で計画していた観望会は、曇天に阻まれてなんども中止になりました。東北地方の場合「明けない夜ないよ」というきれいごとが通じないところがあって、梅雨からそのまま秋雨なんて、よくあります。2年前だったかな、8月に入ってもヤマセがやまなかったのは・・・。

しかしそれは唐突にやってきたのです。梅雨明け。

それで、8月1日には蔵王山で撮影を、翌日には名取駅前で第一回の電子観望会を開くことができました。やっとこ。まずは撮影の結果から報告します。

ツインシステムで網状星雲

木曜の夜。翌日の仕事もお構いなく、蔵王山へ出かけてきました。

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行きがけにフウロウを見つけました。

いつもの賽の河原駐車場に到着したのが8時すぎくらいだったか。上空には少し巻雲が分布していて、白鳥座がすでに東の高い空に昇っていました。雲はじきに切れて、南中1時間まえくらいから、網状星雲を撮影しました。

使用したのは、今春から導入したMamiya Apo-Sekor 250mmのツインシステム*1。日付が変わって2時近くまで、28枚x2の56枚のライトフレームを確保。この露光時間は自己新記録でした。 

Veil Nebula

Date: 1st Aug 2019
Location: Mt. Zao, Miyagi
Camera: Canon EOS 60Da, EOS Kiss X5 twin system
Optics: Mamiya Apo-sekor 250mm F4.5
Exposure: 420sec. x 28(ISO1600, 60Da) and 420sec. x 28(ISO1600, KissX5)
Guide: Kenko SEII, PHD2 guiding
Processing: RStacker(dark and flat subtraction), Photoshop(RAW develop.), DSS(Stacking), Starnet++ and photoshop(post processing)

うーん。デジカメだけでここまで撮れれば満足していいような。

このツインシステムは、同じレンズに異なるカメラ(60Daと改造KissX5)と取り付けています。前回5月の撮影では、両カメラとも似通った画像でしたが、今回はKissX5のノイズがひどく、60Daの優秀さが目立ちました。夏の気温の影響でしょうか。現地の気温は約20度でした

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なので、今回の撮影では、最近ほとんどやらなくなったダーク減算を実行しています。学校にあった壊れかけの冷蔵庫内の温度がちょうど20度だったので、カメラを入れてダークを確保。夏場の撮影ではダーク減算はある程度必要であると、思っています。

あと、この対象だとStarnet++が良い仕事をしてくれました。星消し画像は星マスクと星雲マスクに使っています。また、処理前の画像に25%ほど星消し画像をブレンドして、相対的に星を暗くしています。

 

比較のため、1年前に、やくらい高原で撮影していた網状星雲も再掲しておきます。これより良い結果になりました。

Veil Nebula

 

 

*1:ファーストライトはこちら

snct-astro.hatenadiary.jp

Starnet++での星消し(銀河の場合は注意!)

このブログの著者である顧問は短絡的な性格で、安易に結論を出したがる傾向があります。たとえば以前、単なる夕焼けを「低緯度オーロラだ!」と言い張ったりしていました*1。先日のStarnet++の記事*2では、Sadr星周辺の写真の星消しがたまたまうまくいっただけなのに「あらゆる状況で使えそう」なんて。

本当にそうでしょうか?

星消し処理でよく失敗するのは銀河の写真です。たとえばM106やM101などを800mmくらいの焦点距離で撮影すると、周辺に小さな銀河がたくさん映り込みます。これを間違って星と一緒に消してしまっていた、なんてことよくあります。

そこで、Starnet++にすこし厳しめの課題をかして、ニューラルネットdeep learning?)の学習具合を試してみました。初めのお題は

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M101、強調処理前の画像です。この画角ですと、主に青丸で示したところに小さな銀河が写り込んでいます。これをsutarnet++にかけて見た結果は以下の通り

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STRIDEの値は64です。まず二つのPGC銀河は一緒に消されてしまっています。NGC5477は無事ながら、楕円銀河のNGC5473は中心の明るい部分が星と誤認識されてか消されてしまってますね。まさかと思って見て見ると、M101の中心部や周辺のH2領域にも「消し痕」ができてしまっています。うーん、これでは「使えない」と結論せざるを得ません。

どうやらStarnet++のアルゴリズムは、楕円銀河と星の区別まではできていないのでは? そこでさらに厳しいお題を与えてみましょう。楕円銀河と言えばおとめ座銀河団です。

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これにたいして、同様にSTRIDE=64でstarnet++にかけて見ますと、こうなりました:

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小さくててわかりにくいので、マルカリアン鎖の中心部を拡大し、強調しつつgifアニメにしました:

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コメントの必要もなく、ちょっと残念な結果になってしまいました。DeepSkyを処理する限りはこれまで通りPSで丁寧に星消ししないといけないようです。

Starnet++のアルゴリズムには、もうちょっと学習を積んでもらいたいですね

 

 

Starnet++での星消し

前置き

天体写真の強調処理では、元画像から星を消去した「星消し画像」が使われます*1。星を綺麗に消去して、かつ向こう側の星雲が損なわれていなければ、これを使ったマスク処理によって画像処理をとても楽に進めることができるわけです。

これまで私は画像処理のはじめに、PhotoShopを使って「星消し画像」を用意していました*2。他にはFlatAideProというソフトを使っても同じことができるようです。そんななか最近、FaceBookの天体写真関連コミュニティーにて"Starnet++"という星消去の専門ソフトが紹介されているのを目にしました。HIROPON氏がブログ

にその解説記事を書いてくれて、不明瞭だったインストール法や使用法もはっきりしました。新しい方法は、どんどん試していかないといけません。

Sadr付近の星消し

5月に撮影した白鳥座のSadr付近の強調前の画像で、Starnet++を試しました*3。元画像はこれです:

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ここら辺は天の川の中で星が多く、星の消去はそれほど簡単ではありません。

PSを使った私が普段やっている方法での消去画像とStarnet++を比べて見ましょう。まずはPSを使って消去した結果をごらんください:

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これに対してStarNet++を使った結果は

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なるほどー。差がわかりませんね。要所を拡大してみましょう。

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光星の消し跡をよくみると、PSのコンテンツに応じた塗りつぶしに軍杯が上がりそうです*4。いっぽう、PSの星消しで問題になるのは、たとえば上のSadr星のくらいの明るい星の場合に、どうしても消し跡が残る点です。私は「スポット修正ツール」を使ってお絵かき的に跡を綺麗にして上の結果を得ています。これは恣意的な操作なので結果が一定しないのがまずい点です。一方、Starnet++の場合ははじめから輝星の消し後が残らないのが驚きです。

さらに細かい点を見ましょう:

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NGC6888付近です。PSの場合は「コンテンツに応じた塗りつぶし」がうまく働いておらず、星雲が虫食いのように崩壊してしまっています。Starnet++の結果は、これまた驚きで言葉が必要ないですね。

まとめ

これほど星の多い領域でも見事に機能している点をみると、Starnet++はほぼどんな状況でも使えそうな気がします。PSを使った面倒臭い星消し作業から解放されると思うと、嬉しい限りです。

*1:夜空では星雲や銀河よりも、星がずっと明るく光っているために、画像強調を行った時星ばかりが明るくなってしまい淡い星雲がかき消されてしまいます。それを避けるために、星消し画像を使って星を暗くしたり、星雲だけを強調するためのマスクを作成したりします。

*2:星マスクで星を選択して「コンテンツに応じた塗りつぶし」という魔法的な方法をつかって消去しています。

*3:元サイトの説明書きでは「強調後の画像をつかうこと」とある(追記)

*4:コンテンツんい応じた塗りつぶしも、結局はニューラルネット使っていたりして

モノクロームの木星

今回は、「やっぱり惑星の撮影は、センサーサイズの小さめなカメラを使うべきだよね」というお話です。

先月25日に撮影した木星は、マイクロフォーサーズのASI294MCで撮影しておりました*1。対して、我が部には昨年の火星大接近に合わせて購入していたASI174MMが*2がありそれを使った撮影もやっていました。

結果としては、174MMのほうがずっと良い結果になりました。モノクロなのが寂しいですが:

Jupiter (monochrome)

Date: 25th. May 13:30~14:00(UT)
Camera: ZWO ASI174MC
Optics: Meade LX200 30cm F10 and Kasai 2x Barlow
Exposure: 10ms x 3000flames = 30sec. Gain: 300
75% of all flames are stacked using Autostackkert!3,
9 stacked images are deroteted and stacked using Winjupos.
wavelet using Registax6. 

覚書:

  • センサーサイズが小さいと、データ量も小さくなるのでパソコンとの転送の関係からフレームレートが小さくなるのですね。30秒の動画で294MCでは約1200フレームだったのが、174MCでは3400フレームくらいになりました。その差が結果に効いているのかなと思います。あとモノクロセンサーはやっぱり感度が良い。LRGB合成に対する物欲が湧いてきます。
  • あと、右に写っている衛星イオが、なんだかへしゃげているのは、光軸がずれているせいだろうか?これを修正したら、もっと写りが良くなったりして。

*1:これはRASAと組み合わせて電子観望するために購入したCMOSカメラ

*2:1/1.2センサー

木星の再処理

先日の25日夜に撮影していた木星について、これまでで最高のシーイングにも恵まれて良い結果だったと思っていました。それで自分の画像を、天体ブログ界隈のもっと上級な人たちと比べて見ると、やっぱりサッパリといいますか彼らの

「シーイングは悪かったです。。」

という日に得られた画像が、われわれの「最高のシーイング」での画像と同じくらいで、もうちょっとなんとかしないといけないなと思っていました。

撮影の方法にも、画像処理にもまだ改善点はたくさんあるのですけど、まずは画像処理の改善を試して見ました。といいますのも、Registaxでのwavelet処理にはまだまだ見直す点がたくさんあるようでした。その一つは"Linked wavelet layers"というもので

にて紹介されていました。Registaxでこのオプションをonにするだけでは、結果がどぎつい画像になってしまうので、くわえて"Step Increment"をゼロにすると我々の場合はうまくいきましたが、この辺の内容は英語のマニュアルを読んでもよくわからない次第です。

 

結果はこんな感じになりました。

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以前と比べると、大赤斑の内部の構造がうっすら出てきたのが驚き。

ちなみに以前のバージョンは

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でして、だいぶん解像度が上がったような気がします。