RGB画像をベイヤーRAWに戻す試み

★一瞬、「そりゃ無理だろ？」と思ったけれど

自作オンアキシスガイダー『テレサ』の改修工事に難儀している最近のあぷらなーとですが、日曜出勤の前にチョロッとTwitterをチェックしてたら、けむけむさんが「いかにも難儀しそうなお題」を呟いているのを発見。

当然、

「RGBをベイヤーに戻す？？　そりゃ無理ゲーってもんですぜ、旦那」

とは思ったのですが、数年前からEXCELやDELPHIを使って色々とシミュレーションごっこや解析ごっこをしてベイヤーFITSファイルの仕組みを少しずつ理解してきた身です。「一度先入観を捨ててみよう」と冷静に考えてみました。

たしか、「カラーカメラはモノクロカメラよりも解像度が低いハズだ」ということを検証ごっこするために

「そもそもデモザイク（ディベイヤー）がどう演算されているのか」を推測して遊んだことがありました。

その時考えたロジックを思い出してみると・・・・

ああっ！！

デモザイク後のRGB画像をチャンネル毎に見ると、デモザイクの影響を受けていない（ベイヤーデータがそのまま維持されている）ピクセルがあるではないですか。※上記の黄色ピクセルは複数ピクセルのデータから補完された『偽りの値』ですが、それ以外のピクセルは『ベイヤーデータの輝度がそのまま活きている』という解釈です。

・・・ということは・・・

このように、RGB画像の行と列それぞれについて偶奇性で弁別すれば、真の値（ベイヤーデータ）を復元できるのではないか？と閃きました。

いえ、別に大した演算ではありません。各カラーチャンネルについて上記の黄色セルを捨てるだけのお話です。

これなら、非常に簡単です。

こういう作業にはアレしかないでしょう。

★「出でよ、MATLAB！！」

お仕事から帰ってきて、MATLABでコードを書いて試してみます。

あくまで実験ですので、行列変数の良さを殺してしまう『FORループぶん回しコード』です。

果たして、現像後のRGB画像をRAW画像に復元することができるでしょうか？？

実験台として、ASI294MC-Proで撮像したバラ星雲のベイヤー画像を処理してみましょう。

すると・・・

ででん！！

　左から順に、ASI294MCPで撮影した「ベイヤーFITS画像」「SI7で現像したRGB画像」「RGB画像をベイヤー復元したもの」　です。

厳密には少し高輝度部分が合っていないのですが、なかなかの復元度合いに見えませんか？？

勝算が見えてくると、俄然やる気が出てきます。

変数の型変換に伴う不具合を軽減するような処理に書き換えつつ、もっと分かりやすい画像で試してみました。

今度はASI294MC-Proで撮像したオリオン座大星雲M42のベイヤー画像が題材です。

　左から順に、①「ベイヤーFITS画像」　②「①をSI7で現像したRGB画像」　③「②からベイヤー復元したもの」「③をSI7で現像したRGB画像」　です。

おお、ブラボー！！

かなり良いじゃ無いですか、コレ♪

ちなみに、その意図は不明ですが、SI7のデモザイク演算ではベイヤー画像の最外周１ピクセル幅を破棄するのではなく３ピクセル幅を破棄している仕様のようです。そのため元画像よりも画素数が若干少なくなりますが、なかなか良い感じの復元度です。少なくとも致命的なロジックのミスは無いと考えて良いでしょう。

★細かな差異はあるか？

次に、オリジナルのベイヤーデータとRGB画像から復元したベイヤーデータとの間にどのような差があるか、マカリで輝度測定をしてみましょう。

　※左：オリジナルベイヤー画像　右：現像後のRGB画像からの復元

高輝度部分のサチり方に差が出てしまってますが、その他はなかなか良い感じです。

★・・・で、なにが嬉しいの？？

問題は、コレがどう役に立つのか、ですが

たとえば

「うっかりTIFFで撮像してしまった！！」

という時にダーク減算できるように救済する

とか、

けむけむさんが企んでいるように、

RGBに変換したフラット画像をベイヤーに戻してベイヤーライトフレームにフラット除算を施す

とか、

色々と考えられるのですが・・・・・

ふはははは。

よもや、RAW現像が（ほとんど）可逆演算であるとは、思いもよらないであろう！！

というネタとして秀逸だなあ・・・などと、邪悪なあぷらなーとは悦に入る訳ですね（笑）

★★★お約束★★★

①SIはじめ、各種の現像ソフトがどのようにデモザイク（ディベイヤー）処理しているのかは不明です。

②デモザイクの演算仕様上、最低でも最外周１ピクセル幅のデータは破棄しないといけないため、復元したベイヤー画像はそのベイヤー配列が変化します。たとえば、ASI294MCの場合は、RGGB型からBGGR型に変化しますが、これは正常な演算です。

③たいていの場合、ベイヤーFITSファイルは符号付き16bit整数型で画像データが格納されています。そのため、SI7で現像したRGB画像は16bit整数型FITSで保存してから、MATLABで復元を試みました。ところが、本来整数値であるハズのBZERO値が小数になってしまうなど不具合が見られましたので、最終的には32bit整数型で処理を進めました。

④高輝度部分のサチり方が再現できない件に関しては、さらなる考察ごっこが必要のようです。

⑤JOJOのキャラクターの中では、断然ジャンピエール・ポルナレフ推しです。