ASI1600MM-COOLの『のっぴきならぬ問題』④

★少し真面目に比較データを取ってみました

まずは、お断り。

先日のエントリーで

ASI1600MM-COOL2号機の出力データを解析してみて、

　①「L1L4素子」と「L2L3素子」との間には、出力輝度に差がある

　②その違いは比感度（ゲインの違い）では無く、差分のようだ

　③「L1L4素子」は「L2L3素子」よりも高めの数値が出ている

と書いたのですが、「ポカミス」が発覚しました。

元々、MM2号機はビームスプリッタの直交方向に装着していたので鏡像になっており、これを回避するために撮像時にフリップ（上下反転）出力をしていたのを忘れていました。

つまり、

　L1　L2

　L3　L4

のように想定した配置が、実際には

　L3　L4　

　L1　L2

のように転置されていたことになります。

したがって、上記の③は

　「L1L4素子」は「L2L3素子」よりも低めの数値が出ている

の誤りでした。

さて、これまでは（網目状ノイズが出るという）問題を想定していなかったため、「何気なく撮影した」データを無理矢理解析していたのですが、今回は少し真面目にデータを取ってみました。

＜撮像データの概要＞

[ZWO ASI1600MM-Cool]※2号機

Pan=0

Tilt=0

Output Format=Fits files (*.fits)

Binning=1

Capture Area=4656x3520

Colour Space=MONO16

Hardware Binning=Off

High Speed Mode=Off

Turbo USB=96(Auto)

Flip=None

Frame Rate Limit=Maximum

Gain=139

Exposure=0.014

Timestamp Frames=Off

Brightness=10

Gamma=50

Temperature=-14.6

Cooler Power=73

Target Temperature=-15

Cooler=On

Auto Exp Max Gain=300

Auto Exp Max Exp M S=30000

Auto Exp Target Brightness=100

Pattern Adjust=0

Apply Flat=None

Subtract Dark=None

Display Brightness=1

Display Contrast=1

Display Gamma=1

撮影対象は、トレース台を転用したなんちゃってフラット光源です。

撮影鏡筒は、BOERG８９ED＋ビームスプリッタ＋自作レデューサで

フィルターは用いていません。

今回は、ショットノイズの影響を回避するために２００枚コンポジットした画像を整数値変換して１６bitFITSに書き戻し、Delphiで解析ごっこしてみました。

★２系統の素子間の輝度分布差異

モノクロ機であるASI1600MM-COOLですが、上記のように撮像素子を４つの群に分けて輝度分布を解析してみます。

その結果

※緑のラインがL1+L4の輝度分布、青のラインがL2+L3の輝度分布です。

　横軸が出力輝度値で、縦軸がピクセル数です。

　横軸はリニアスケールで、縦軸はログスケールにしています。

今回は、ノンフィルターでフラット光源を撮影したので、輝度分布が見やすくなりました。

やはり、「比」ではなく「差」が出ているようですね。

★時間が取れないので・・・

本来、ここでコーディングし直してL1～K4の４ピクセルを１グループとして、「L1＆L4の平均」と「L2＆L3の平均」を各グループごとに調べて統計処理するべきなのですが、今あまり時間が取れないので、簡易的な『検証ごっこ』に切り替えます。

大まかな考え方は下記の通りです。

　①任意の輝度を持つピクセル数をイベント数と解釈する

　②隣接するセルの真の輝度値は等しいと仮定

　③低輝度側からイベント数を積分する（いうなれば積分スペクトル）

　④積分値が同じになった点は「頻度が等しい」と解釈する

　⑤「頻度が等しい」＝「本来の輝度値が等しい」と仮定する

ちなみにこの手法は（大昔に研究していた）高エネルギー宇宙線の縦方向発達の解析に用いられる「Equi intencity method （等頻度法）」からヒントを得ています。

当然、カメラの検証に用いる物ではありませんが、社会人になって一切の研究から手を引いたあぷらなーとは昔身につけた手法しか出てこないので、大目に見てやってください。（イーブンオッドコンポジットも宇宙線解析のイーブンオッド法からヒントを得てます）

★『等頻度法』による出力輝度差推定

先述の方針にしたがい、「解析ごっこ」した結果は次のようになりました。

同じ『ハズ』の輝度値が素子グループによりどう出力されてしまっているかの推定は・・・・

　※青ラインは「L1&L4」、赤いラインは「L2＆L3」による出力輝度の推定を表します。

　　横軸が積分イベント数、縦軸が推定される出力輝度値で、どちらもリニアスケールです。

むう・・・。

やはり、比では無く差が一定になっている様ですねぇ。

ちなみに「L1&L4」グループと「L2＆L3」グループの出力輝度差は、７５８と推算されました。

要するに

「L1&L4」素子は「L2＆L3」素子よりも７５８だけ出力値が低くなっちゃってる

というのが、今回の『解析ごっこ』の結論です。

ASI1600MM-COOLのADCは１２bit出力で、出力値に１６を掛けて（４bit分のスキマを入れることと同義）１６bitデータを吐き出しますので、

約1.2％の出力誤差（というかズレ）が生じてるとも解釈できますね。

★『やっつけ補正』してみる

では、上記で推定した「７５８」を「L1＆L4」グループの出力値に加算してやるとどうなるのかを見てみます。

すると・・・

ででん！

　※青ラインは「L1＆L4」に７５８加算したもの、黄色いラインは素の「L2＆L3」出力値です。

完全では無いものの、かなり差が埋められました♪

★以上の『解析ごっこ』から得た方針

ASI1600MM-COOL2号機の『網目状ノイズ』を軽減するには・・・

L1素子とL4素子の出力値に７５８を加算すれば良い。

という方向性が見えてきました。

（あくまで今回の撮影条件の場合です）

でもなー。モノクロ機はカラーベイヤー機と異なり、「チャンネルごとに別処理できるソフト」が無いからなあ・・・。

うーん。

やっぱ、自分でコード書くしか無いんだろうか・・・・・。

でも、FITSファイルの読み込みルーチンを考えるだけでも膨大な時間がかかっちゃったし、そもそも、ど素人が無理矢理コードを書いたので

読み込みだけで１ファイル３０秒もかかっちゃうしなあ。これ、書き出しルーチンを実装するだけで力尽きそう。しかも激遅という・・・・（笑）。

★いや、ちょっと待て！！

「網目状ノイズ軽減のアイディア」として思いついた「第1案」は、

L1素子とL4素子に補正定数を加算する

というものでしたー。

いや、待てよ・・・・これって・・・・・・

もしかして・・・・・

なんか

『オフセット』の挙動っぽい気が・・・

さっそくやってみます。

冷却温度や光源や望遠鏡などの条件は全て同じにして

露光だけをゼロ（というか最小値）にして撮影してみます。

それを２００コマコンポジットしてみると・・・

・・・出た！！

あちゃー！

いわゆる『オフセットファイル』自体に網目状ノイズがバリバリ乗ってる！

犯人はこれかっ！

ここで得られた『オフセットファイル』をフリップして「ダークファイル」に見立て、先日の鉄塔写真に作用させてみます。

すると・・・・

ででん！

　※左：先日の『素』画像をコンポジット　右：今回作った『オフセット』を減算

おお！

あんなに『じゃじゃ馬』だった２号機の画像が、

まるで別物に！！

あ～あ。

もう、「灯台もと暗し」とはこのこと。

MM１号機が「ダークもフラットもオフセットも」不要なくらいに素直な画像を吐き出すものだから、完全に盲点でした。

★という訳で（前提的）結論

ASI1600MM-COOLのRev３機で乾燥剤入り口が銀色のタイプはオフセットを意識しなくてもセーフだけれど

乾燥剤入り口が黒色の個体の場合は、

露光や明るさに関わらず「必ず」オフセットを引くべし

ということですなー。

あ～あ疲れたー。

（けど安心した）

※まだ完全に問題が解消したわけでは無いですが、解決まで時間の問題という印象です。