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百均パワーで宇宙線を見る④

★前回のエントリーで終幕のハズが・・・

自作霧箱による自然放射線の「検出実験ごっこ」にハマってしまった あぷらなーと ですが、


本来、前回のエントリーでめでたく完結のハズでした。
・・・で、気分を切り替えてオリオン群の準備とかしていたのですが
残念ながら、超大型の台風21号の影響で、天候は大荒れ
とても観測どころではありません(涙)。



★それなら流星群の代わりに・・・!

今回実験ごっこしてみて再認識したのですが、霧箱の放射線軌跡ってなんだか流星群に似てますね。
いや、原理がじゃなくて、そのビジュアルが

「それなら、徹底的に良い感じの宇宙線写真を撮ってやれ!」

と言うわけで、悪天候の中、お家に籠もってひたすら自作霧箱の改良に取り組むことに。
ええと、(諸般の事情で)まだ詳細は明かせないのですが、相当ノウハウを蓄積できました。
自作霧箱、簡単そうに見えて結構デリケートです。少し条件(材質とか形状)が変わると失敗します。
でも、試作機を3機作った過程で無数の失敗を経験したので改善策は直感的に分かるようになってきました。

・・・そして・・・

ででん!


★改良版(4号機)完成!

今回は『自信作』です!(何が変わったか分からないとは思うけれど)
f0346040_22102700.jpg
さらに、さらに
ASI1600MM-COOLとASI1600MC-COOLのデュアルでステレオ動画が撮影可能に♪

f0346040_22125140.jpg
台風で外が土砂降りなので湿度が高く、すんごい結露が撮影をジャマしますが・・・・

f0346040_22141529.jpg
我ながら素晴らしい性能の霧箱が完成しました。
なんと、エタノールなどの補充やイオン除去などのメンテナンス無しで連続90分間以上に渡り放射線が観察できるという、夢のようなオモチャ♪
しかも、これ相当に感度が高いと思います。



★自作霧箱4号機の威力

なにがスゴいと言って、放射線源を一切使わずに自然放射線(と宇宙線)がドバドバ観察できるんですよー。

f0346040_22194716.gif
 ※自作霧箱4号機+ASI1600MM-COOL+ニコン50mmF1.4 8bitRAWのFITS動画から切り出し。(非冷却)

こんなに自然放射線が飛びまくってるなんて、改めてビックリ。

f0346040_22225792.gif
 ※自作霧箱4号機+ASI1600MM-COOL+ニコン50mmF1.4 8bitRAWのFITS動画から切り出し。(非冷却)

ううむ。
ここまで来ると、2001年の獅子座流星群↓を思い出しますねぇ。
ちょうどこんな感じだったなー。

f0346040_22263346.jpg
 ※ニコンF801S+トキナー17mm+スペリア1600+比較明コンポジット

f0346040_22281925.gif
 ※自作霧箱4号機+ASI1600MM-COOL+ニコン50mmF1.4 8bitRAWのFITS動画から切り出し。(非冷却)

上の動画なんか、火球の流星痕↓を彷彿とさせますねぇ。面白すぎ♪

f0346040_22423776.jpg
 ※ニコンFG20+シグマ28mmF1.8+スペリア800+比較明コンポジット



★MCでもバンバン写るぜ♪

同時に撮影したカラー版のASI1600MC-COOLでもバンバン写ります。

f0346040_22475385.gif
 ※自作霧箱4号機+ASI1600MC-COOL+ニコン50mmF1.8 8bitRAWのFITS動画からモノクロ変換して切り出し。(非冷却)

・・・さすがに、3D動画に仕上げるまでには相当な時間が掛かりそうですが、
とにかく、台風にやられちゃったオリオン座流星群の『敵討ち』ができたような気分でした。

さて、ここまで書いたところで風雨が強まってきました。
台風通過前の皆様、くれぐれもお気を付けくださいませ。


by supernova1987a | 2017-10-22 22:53 | 科学写真 | Comments(15)

百均パワーで宇宙線を見る③

★霧箱が面白すぎる

当初、天体撮影時にイレギュラーな輝点ノイズが生じる要因を「検証ごっこ」するために始めた「霧箱作り」ですが、思いの外高性能な物ができちゃったので、正直『当初の目的』を忘れかけて迷走気味のあぷらなーとです。





★静止画では伝わらないこと

D5000 → ASI174MC-COOL → ASI1600MM-COOL
と色々テスト撮影してみた結果、霧箱の放射線軌跡撮影は『圧倒的に』ASI1600MM-COOLが有利との結論に至りました。
(照明を強烈に明るくできてゲインを下げられれば話は別ですが)

ただし、静止画では、この面白さが伝えきれないんですよねー。

・・・と言うわけで
(エキサイトブログ単体では400kBまでのGIF動画しかアップロードできないので、極限までデータを軽くして)
自作霧箱+ASI1600MM-COOLによる「自然放射線動画ギャラリー」を公開します♪

※以下、撮影は全てASI1600MM-COOL+ニコン35mmF2です。(おおむね60FPS)



★『素直』な放射線例

まっすぐ長ーく伸びたヤツですね。
パスレングス(飛程)が長いのと軌跡がくねっていないことから、エネルギー高めと思われますが、地上起源のものか宇宙線起源のものかは分かりません。

f0346040_16302057.gif



★間違いなく電子かな?

途中で3回ほど向きを変えています。
霧箱中の大気原子から相互作用を受けたものと思われます。
地上由来の典型的な電子線(ベータ線)かな?

f0346040_16334276.gif

★まるで火球と流星痕のような・・・

今回検出できた最も明瞭な軌跡です。
微動だにしないまっすぐな軌跡から宇宙線由来かも知れませんが、この映像からは分かりません。
それにしても、何も言わずにこの映像をみたら大流星の映像かと思いますね♪

f0346040_16381562.gif

★高角度から入射したと思われる例

拡散型霧箱の場合、軌跡ができるエリア(過飽和層)は水平に薄く広がっていて、その間を通過しないと軌跡が生じません
ですから、軌跡が短い場合は「本当に飛程が短かった」のか「過飽和層の厚みを見ているだけ」なのか判別できません。
ただし、過飽和層の上下に生じた対流の差によって、垂直成分が含まれていた「らしい」ことが推測できるケースがありました。
(地上から出たのか、上空から降ってきたのかは判別不能です)

※放射線は一般的に「ほぼ光速」で通過するので、カメラでその通過時間差を感知することはできません
軌跡が早く生じている部分と遅れて生じている部分は、入射粒子の挙動では無く周辺の過飽和エタノールの状態などに起因すると思われます。

f0346040_16460751.gif

★相互作用したっぽい例

高エネルギーの荷電粒子が大気原子に『衝突』すると、色々な相互作用が起こります。
例えば・・・

 電子が原子核に引かれて急カーブした際にガンマ線を放出する「ブレムスストラールング」(制動輻射)
 (イメージとしては、急カーブしたトラックから荷物が遠心力で振り飛ばされるような感じ)

 ガンマ線がその運動量の一部を原子核に渡すことで電子と陽電子を生み出す「ペアクリエイション」(電子対生成)
 (イメージとしては、目に見えないボールが赤インクの中に飛び込んだときに、上には赤インクの水滴、下には赤インクのへこみが生じて目に見えるようになった感じ)

 大気原子核そのものを破砕して別な核種に変えてしまう「フラグメンテーション」(原子核破砕)

その他、入射粒子そのもののディケイ(崩壊)など、挙げていくとキリがありませんが、ともかく今回の「実験ごっこ」でも、いくつか相互作用したらしき形跡が写りました。

f0346040_17001815.gif
もちろん、荷電粒子が通過した際に軌跡が写ること自体も、大気原子をイオン化するという相互作用の一種です。 




★泥沼化の予感・・・・

ともかく、久しぶりに「大興奮」した『実験ごっこ』でした♪
マズいです。
なんか、面白くなってきました。

カメラを複数台配置して軌跡を3D解析することで、到来方向を推測したり
遮蔽板や減衰材を入れて進行の向きを推測したり
強力な磁場を与えて電荷の正負と質量を判定したり
いやいやプラスチックシンチレータとフォトマルを・・・・・

・・・はっ!
泥沼化・ダメ!絶対!

※フォトマルとかに手を出すと、『BORG沼』どころの騒ぎではなくなります。

(注)目が覚めたので、この企画はこれにてめでたく終了と致します(笑)


by supernova1987a | 2017-10-16 19:02 | 科学写真 | Comments(12)

百均パワーで宇宙線を見る②

★百均霧箱が素晴らしく良く見えるので

前回の記事で書いた『百均霧箱』が非常に良い感じです♪


試運転ではD5000の動画機能を使って640×480ピクセルで撮影したのですが、解像度を上げるため冷却CMOSカメラを投入してみました。



★対霧箱撮影仕様の冷却CMOSカメラ

まずは、ASI174MC-COOLです。
グローバルシャッターのおかげで『コンニャク現象』が出ないのが魅力で、ミルククラウンの撮影では大活躍しました。

f0346040_03513442.jpg
今回は、こんな装備で行きます。
ASI174MC-COOL+ニコン35mmF2で、画角の微調整のためにベルボンの微動雲台を装着。

※どうでも良いことですが、この機材写真、いつもより良い感じで写ったと自画自賛。最近、にゃあさんがブツ撮り用ボックスを使ってスゴく格好いい機材写真をアップされているので、負けじと(笑)新兵器『LEDトレース台』(本来はフラット撮影用に買った物)を拡散光源として用いたのですよー♪

f0346040_03535589.jpg
三脚は、変幻自在の変形機能を持ち、真上からの撮影に強いマンフロット190を投入。

速射性を優先して、冷却温度-10度・ゲイン400・8bitモノクロ・HighSpeedMode-ONで撮像。
ところが(ここがASI174MCの最大の弱点なのですが)盛大な横シマノイズが発生してトーンを持ち上げられません。
また、霧箱の運用ミスで底面にホコリが混入して光っていたり、開口部に微少な水滴が付いて丸いボケになったり、もうダメダメ



★一応、アマチュア天文家なので

ま、普通はここであきらめる所ですが、「こういう時に天体写真のテクニックが活きてくる」んですねぇ(笑)。

まずは、背景のゴミとか余計な光:『ダークノイズ』
と見立てて、処理してみます。

撮影した動画は1000コマのSerファイルなので、これをコンポジットして「位置の変わらない光」をノイズとして認識できるようなファイルにします。
ただし、空中に漂う霧粒が流れているので、そのままではその軌跡が悪さをして『縮緬ノイズ』になってしまいます。
そこで、2コマ飛ばしで333コマのコンポジットを行い、出来上がったファイルを『ダークファイル』に見立てて処理

さらにASI174系のシマシマノイズは位置がめまぐるしく変動するので補正は無理と判断してシルキーピクスの「ノイズ整列」(バンドノイズ軽減機能)を掛けます。

その他、ステライメージのホット除去フィルタやNikCollectionのDefineなどを用いて、余計な明暗を目立たなくさせます。

f0346040_04000702.jpeg
 ※左:撮って出し 中:背景減算処理後 右:ノイズ処理後

これで随分見やすくなりました。

なかなか良い感じです♪  

f0346040_04151101.jpg
いやー、この軌跡は面白いですね。
明らかに途中でインタラクション起こしてますよ。
・・・いつか「こんなん」撮ってみたかったんだー。


★ASI1600MMだと、さらに

ASI174で良い感じの放射線が撮影できて悦に入っていたものの、「ASI1600MMの方が良く写るんではないか?」と気になったので、早速機材組み替え。
今度は、ASI1600MMーCOOLで霧箱撮影をしてみます。
たしかに、モノクロで撮影するなら最初からモノクロカメラの方が良いですし、ASI1600MMにはほとんど横シマノイズがありませんものねぇ。

・・・すると・・・

f0346040_04215347.jpg
えっ!?

撮って出しのトリミングのみで、コレですか?!

なんという高感度、なんという低ノイズ!!
まるで流星群を撮影したみたいに鮮明な放射線軌跡。
ローリングシャッターとは言え、霧箱の場合はその軌跡がしばらく「漂う」ためにコンニャク現象は起こりません。

f0346040_04435178.jpg
うーむ。

f0346040_04450901.jpg
うーむ。

f0346040_05385580.jpg

うーむ。
画像処理なしでも、とんでもなく良く写るなあ、ASI1600MM-COOL
こうなると、300FPSくらいが必要となる(ミルククラウンなどの)高速度撮影以外では、もうASI174MCの出番が無いかもなぁ。



by supernova1987a | 2017-10-16 06:00 | 科学写真 | Comments(4)

ツインBORG89EDファーストライト

★モヤモヤしてますが、一応晴れなので

せっかく念願のBORG89EDの「ツイン化」が成功したというのに、全く晴れ間に恵まれていませんでしたが、10/9にようやくGPVが「真っ黒」予報になっていたので、ファーストライトを行うことに。

どうせなら、「初ナローバンド」にも挑戦しようということで、こんな布陣になりました。

f0346040_06294136.jpg
※BORG89EDⅠ号機には、ACクローズアップレンズNO4+LPS-D1フィルタを装着して、ASI1600MC-COOLを。
※BORG89EDⅡ号機には、ACクローズアップレンズNO4+Hα12nmフィルタを装着して、ASI1600MM-COOLを。

なお、準備している内にどんどん露が降りてきたので、対物レンズ付近と冷却CMOSカメラ付近をヒーターで暖めます。



★月明かりとモヤのダブルパンチで・・・

正直、コンディションは良くないですねぇ。
とりあえず、今回のテストターゲットは『パックマン星雲』に定めました。
(モタモタしている内に曇りそうだったので、極軸合わせは目視のみで、追尾もノータッチガイドです)

さて、
ASI1600MC(ゲイン300・30秒露光)の一発撮りでは、こんな感じです。

f0346040_06364251.jpg

2×2ソフトビニングを掛けただけで、ほとんど真っ白けですね。

さて、初挑戦のHαナロー+MM(ゲイン300・30秒露光)の一発撮りの方はどうでしょうか・・・
f0346040_06383135.jpg
えっ!?
全く同じゲイン・同じ露光・同じ画像処理 なんですが、ほとんど「真っ黒け」じゃないですか。
さて、単に暗いだけなのか、余計な光をカットしてくれているのかを見るためにコンポジットしてみます。


★120枚コンポジットしてみると・・・

早速、120コマコンポジットを施してみます。
あまり時間が無いので、ダーク減算と「例の」クールファイル補正のみ行い、フラット補正は省きます。

すると・・・・
f0346040_06405661.jpeg
 ※左:LPS-D1+MC 右:Hα12nm+MM


おお!
Hαナローすげえ!!

星雲がクッキリと写るのはもちろんのこと、恒星像が驚くほどシャープですね。
色収差が無視できるので当然と言えば当然ですが、ナローバンド初体験なので、とにかくビックリ♪



★MCのRチャンネルをMMのHαと交換してみると・・・

f0346040_06531943.jpg
うむ。
なかなか良い感じです♪

多少のモヤや月光があっても、ナローなら「なんとかなる」と言うことですね。
それに、クローズアップレンズを転用した「簡易レデューサ兼フラットナ」が意外に良い仕事してくれて嬉しい限り♪
たった1500円のレンズでこれだけ補正できていれば御の字ですねぇ。

さて、次の機会にはOⅢとSⅡにも挑戦しつつ、フラット補正もやってみたいですねぇ。
あ、今回サボったオートガイドとポールマスターも(笑)


by supernova1987a | 2017-10-10 07:04 | 天体写真 | Comments(6)

M17を再処理してみる

★ここまでの試行で2つの武器を手に入れたので

半年がかりで、下記2点の『怪しげな』ワザを手に入れました

 ①LRGBを同時露光する『ビームスプリッタシステム』

 ②ダークやフラットで消せない黒点を軽減する『クールファイル加算法』

もちろん、はじめから『王道』に進めば変な回り道をせずに済みそうですが、折角なので4月24日に撮影していたM17オメガ星雲の画像処理をやり直してみることに。

今回の画像処理目標は「滑らか」です♪
極力「変な処理」はしないように心がけてみます。



★撮影時のデータは・・・

望遠鏡:VMC260L+ACクローズアップレンズNo3
フィルタ:LPS-P2
赤道儀:K-ASTEC改造Newアトラクス
ガイド:ノータッチガイド
カメラ:ASI1600MM-COOLとASI1600MC-COOLを
    ビームスプリッタで同時露光
ゲイン:MM・MCともに400
撮像温度:-15度に冷却
露光:MM・MCともに15秒
撮像枚数:MM・MCともに200コマ


★撮って出しの画像は・・・
f0346040_08153133.jpg
f0346040_08154069.jpg
こんな感じの画像ですね。市街地でたったの15秒露光の割には良く写ってます。
前回処理したときは、
 MCのカラー画像をモノクロ化してL画像に加算したり
 シルキーピクスのノイズ整列を多用したり
 レジスタックスのウエーブレットを使ったり
ありとあらゆる『秘策』をフル動員したのですが
今回はシンプルに行きます。



★大まかな処理フロー

(1)MMとMCそれぞれについて撮影時と同等条件で撮像したダーク画像を
   各200コマコンポジットしてダークファイル作成
(2)ダークファイルを減算処理
(3)ステライメージのホット除去フィルタを実行
(4)位置合わせ無しで200枚コンポジットしたものと、
   さらにステライメージのクール除去フィルタを作用させたものとの
   差を取って『クールファイル』作製
(5)(3)の画像それぞれに『クールファイル』を加算
(6)MM,MCそれぞれ200コマを「位置合わせあり」で加算コンポジット
   した後2×2ソフトウェアビニングを掛けてL画像とRGB画像にする
(7)ステライメージでデジタル現像+周辺減光補正
(8)MMのL画像にNikCollectionのシルバーエフェクトをかけて調整
(9)L+RGB合成処理 + Lab色彩調整
(11)NikCollectionのノイズリダクションを軽めに実行
(12)シルキーピクスでテイスト調整
(13)その他微調整

以上、合計400コマの画像処理にかかった所要時間は約2時間ほどでした。
ステライメージ6.5のコンポジットは「爆速」なので、慣れれば全行程を1時間以内に納められそう。



★今回の仕上がり写真
f0346040_08292979.jpg
あまり時間を掛けなかった割には滑らかに仕上がりました。
 ※ちょっとマゼンタに寄りすぎたなぁ・・・
 ※ストラクチャに関してはもっとドキツイ処理でも良かったかも?
 ※フラット無しなので周辺部はトリミングしてカット

ちなみに、少し荒れ気味になって良いなら、レジスタックスに少し掛けて・・・・
f0346040_10565363.jpg
こういうのもアリかなあ?


さて、あとはVMC260L用のフラット補正に着手しなきゃ。
・・・・たぶん、まもなく5000円程度の『秘密兵器』が届く予定♪


by supernova1987a | 2017-09-14 08:40 | 天体写真 | Comments(6)

少しづつ再処理していくかぁ・・・・

★ASI1600MMのクールピクセル回避法で・・・・

『クールファイル加算法』で『縮緬ノイズ』が回避されることが分かったので、
過去の撮像データの内クールピクセルの影響を受けていそうなものを再処理してみることに。

★手始めに干潟星雲を・・・

元々撮影したのは5月1日でして、VMC260L+ビームスプリッタで、MMとMCの同時露光したもの。
ただし、途中でモヤが掛かってしまって(若干の結露も?)ボケボケの像に(泣)。かといってシャープ処理やウェーブレットするとノイズバリバリだったのでお蔵入りに・・・・という困った素材です。

ちなみに元画像は、こんな感じです。
f0346040_10311370.jpg
 ※VMC260L+AC3クローズアップレンズ+ビームスプリッタ+LPS-D1フィルタ
  ASI1600MMーCOOL ゲイン400・30秒露光 K-ASTEC改造Newアトラクス+ミニBORG50+PHD2によるオートガイド

VMC260Lのフラット撮影はまだ実施していないので、とりあえずダークファイルを引いて、例の『クールファイル処理』を実施したものを60枚コンポジット
MCの方はあまりクールピクセルの影響を受けないので普通にホット・クール除去フィルタ処理を実施して60枚コンポジット
MMの方にレジスタックスのウェーブレットとNikCollectionのHDRを軽く掛けてLRGB合成してみます。

f0346040_02002206.jpg
少し眠い画像ですが、なんとかウネウネがよく見える画像に生まれ変わりました。
残念ながら今年の夏はM8が撮れなかったので、また来年再チャレンジします。

・・・それにしてもM8やM42のような明るい対象はお気軽に写せるので楽しいですね。



by supernova1987a | 2017-09-12 23:44 | 天体写真 | Comments(10)

クールピクセルを軽減するアイディア

★先日来のエントリーで・・・・

ASI1600MM-COOL(他のモノクロカメラも?)で多発する『縮緬ノイズ』について
 ①主要因はホットピクセルではなくクールピクセル
 ②クールピクセルはダーク減算では消えない(当たり前)
 ③クールピクセルはフラット除算でも消えない(ビックリ!)
 ④短時間露光の場合、クール除去フィルタでも消えない
『ようだ』ということが分かりました。


また、クールピクセルとその周辺のピクセルの輝度データを解析した結果
 ①クールピクセルと正常ピクセルの輝度差は一定では無い
  ※撮影対象の明るさによって非線形変化する
  →減算処理できない理由
 ②クールピクセルの正常ピクセルに対する比感度(輝度比)は一定では無い
  ※撮影対象の明るさによって非線形変化する
  →除算処理できない理由
『らしい』ことが分かりました。


最後の頼みはステライメージなどの「クールピクセル除去」系のフィルタなのですが、プログラムが『コイツがクールピクセルだ』と認識するためにはある程度の露光量が必要なようです。したがって、あぷらなーとが得意とする「短時間露光+多数枚コンポ」では、周辺ピクセルのショットノイズに埋もれてしまいクールピクセルが正常ピクセルから弁別できていないように見えます。


・・・では、どうする??


★ふと閃きました♪

ちなみに対処法のアイディアは、下記のジレンマから生まれました。

多数枚コンポジット+ノータッチガイドの場合
 ①元画像にクール除去フィルタを掛けてもあまり効かない
 ②位置合わせありコンポジット後だと全くフィルタが効かない
 ③位置合わせ無しコンポジットだとフィルタが効く(でも、これだと被写体が流れまくり・・・)
というわけで堂々巡りになるのですが、ふと閃きました。

「位置合わせ無しコンポジット」したデータからクールピクセル情報を抜き取り
『クールファイル』を作製すれば良いのでは?!




★早速やってみます

元データにダークファイルとフラットファイルの補正を加えた後、下記の行程を実行してみます。

<行程①>
位置合わせ無しコンポジットした画像を複製して2枚にします。
その一方にステライメージのクールピクセル除去フィルタを掛けます(閾値はゼロ)
f0346040_19132743.jpg
 ※左:ダークフラット補正のみ60コマコンポジット
  右:さらにクール除去フィルタ適用(しきい値ゼロ)


<行程②>
クール除去フィルタを掛けた画像から、フィルタを掛ける前の画像を減算処理します。
f0346040_19130623.jpg
 ※左:ダークフラット補正のみ60コマコンポジット
  右:クール除去フィルタ適用画像から左の画像を減算したもの

この行程で、クールピクセルの位置と『加算すべき輝度』情報が入ったファイルが出来上がりました。これを『クールファイル』と呼ぶことにします
ここで重要なのは、フラットファイルやダークファイルと異なり、実際の撮影データから『クールファイル』が抽出されたことです。そのため前回のエントリーで困窮した比感度の非線形変化の影響を避けられます
別な表現をすると、1枚画像では効かないクール除去フィルタ機能に『クールピクセルの場所を教える』ファイルとも解釈できます。
また、「位置合わせ無しコンポジット画像」に適用したクール除去フィルタの効果を元画像に分散させるファイルとも言えますね。


<行程③>
作製した『クールファイル』を元画像(1コマデータ各々)に単純加算処理します。
(加算平均ではなく、加算です)
f0346040_19232213.jpg
 ※左:ダークフラット補正のみの元画像1コマの例
  右:左画像に『クールファイル』を加算コンポジットしたもの

一見なにも変わってないように見えますが、それだけショットノイズが激しいと言うことです。気にせず先に進めます。

(これまでやっていた「元画像にクール除去フィルタ」を掛けても効かない理由は、上記の画像を見れば想像が付きます。こんなザラザラの中からクールピクセルを見分けろと言われても無理ですよねぇ。たぶん、余計なものが消えちゃってたんだと思います。よく考えれば短時間露光で生じるザラザラは空間ノイズではなく時間ノイズなので、真っ黒に見えても貴重なデータがほとんどで、これを消しちゃうと解像度が大幅にダウンしちゃうハズです。)


<行程④>
『クールファイル』を加算した元画像を加算平均コンポジット(位置合わせ有り)していきます。
f0346040_19260037.jpg
 ※左:『クールファイル』を加算コンポジットした1コマ画像
  右:60コマ加算平均コンポジットしたもの

おしまい♪


★効果のほどをチェックしてみましょう

さて、実際に効果があったのか(クールピクセルの除去に成功して『縮緬ノイズが消えたのか』)をチェックしてみましょう。

行きますよ・・・・・・
左が「ダークフラット補正のみ」右が「『クールファイル』加算処理後」です。



・・・ででん!

f0346040_19313360.jpg
左の画像(ダーク・フラット補正のみ)ではウジャウジャと存在する『縮緬ノイズ』が右の画像では、(ほぼ)完璧に消失しました!!

めでたい♪


★なぜ『縮緬ノイズ』が消えたのか?

今回の手法が有効に効いたかどうかは、コンポジット時にあえて「位置合わせをせず」に比較すると分かりやすくなります。

f0346040_19370551.jpg
 左:ダークフラット補正のみの画像を60コマコンポジット
 中:それにくわえてクール除去フィルタ処理した画像を60コマコンポジット
 右:今回の新手法で処理した画像を60コマコンポジット

上の画像を比較すると明らかなように、やはりコンポジット前の画像にクール除去フィルタは効きにくいようです。しきい値ゼロでもクールピクセルは部分的にしか軽減されていません。それに対して今回の手法では、ほぼ完璧にクールピクセルが消えた上に、変なニジミも生じていないことが分かります。

では、位置合わせ有りのコンポジット画像で比較してみます。
f0346040_19422576.jpg
 左:ダークフラット補正のみの画像を60コマコンポジット
 中:それに加えてクール除去フィルタ処理した画像を60コマコンポジット
 右:今回の新手法で処理した画像を60コマコンポジット

位置合わせ無しの時ほどは差が分かりにくいですが、『縮緬ノイズ』が効果的に消えた上に、画像の鮮明度が失われていないことが分かると思います。



★★★ご注意★★★

①今回の結果は、下記のようなごく限られた条件の下でのみ有用だと思います。
  ※短時間露光の多数枚コンポジットをする
  ※オートガイドはしない
  ※ある程度正確に極軸が合ってる
②そもそもノータッチガイドなどしなければ、クール除去フィルタで一発解消かも
③きちんとディザリングすれば(クールピクセルの位置が重複しなければ)シグマクリップで一発解消かも
④輝星の周囲のうちガイドズレ方向にはクールピクセルが残る可能性があります
 ※サチってしまうとクールピクセルの情報が抜き取れませんので
⑤『クールファイル』という用語があるわけではなく、単にあぷらなーとの造語です。


by supernova1987a | 2017-09-10 20:01 | 天体写真 | Comments(14)

クールピクセルの挙動を調べてみる

★前回のエントリーで・・・


モノクロ冷却CMOSカメラASI1600MM-COOLで発生する『縮緬ノイズ』について

 ①主要因はクールピクセル『らしい』
 ②クールピクセルは「ダーク減算」で消せない『らしい』
 ③クールピクセルは「フラット補正」でも消せない『らしい』

ということに気づいたのですが

少しだけ、クールピクセルの挙動について『検証ごっこ』してみました。


★『検証ごっこ』の試行

そのうちDelphiかVBあたりで解析用のコードを書いて調べてみようとは思いますが、とりあえず「調べる価値があるか」(面白そうか)を「手動で」チェック♪

ステライメージで複数の(コンポジット済みの)画像を読み取り、同じ座標のクールピクセルとその周辺(5×5)の輝度にどのような相関があるのかを調べてみました。

f0346040_10502719.jpg
今回の調査は、ステライメージを使って、ピクセル情報を読み取る方法で行きます。
比較対象は
 ①フラットフレーム120枚コンポ
 ②M31付近A60枚コンポ
 ③M31付近B60枚コンポ
 ④アイリス星雲付近60枚コンポ
の4枚です。それぞれ加算平均したもので、ダークやフラットの補正は無しです。

すると・・・

f0346040_10545689.jpg
こんな感じになりました。
 クール輝度はクールピクセルそのものの値
 平均輝度はクールピクセルを含む5×5ピクセルの領域の内、クールピクセルを除いた24ピクセルの輝度平均値
 差分は平均輝度からクール輝度を引いた差
 比感度はクール輝度を平均輝度で割ったもの
です。


★ダーク減算で補正できない理由(らしきもの)

まあ、ダーク画像にはクールピクセルは写りにくいので、そもそもダメですが
少なくとも、「減算処理」で消せない理由は分かりました。

f0346040_11003107.jpg
このように、周辺輝度が変わってしまうと、クールピクセルの輝度が非線形に変わっていることが分かりました。
(このグラフが真っ直ぐにならないと原理的に減算では消せません)
とにかく、減算処理では無理っぽいですね。



★フラット除算で補正できない理由(らしきもの)

フラット補正は、画面全体の輝度が1になるようにノーマライズ(規格化)して、その値でライトフレームを除算するロジックだと思われますが、この場合、撮影画像に対するクールピクセルの比感度が一定で無いと補正できません。

f0346040_11042125.jpg
ところが、上のグラフのように、比感度も周辺輝度値に対して非線形変化しちゃってるのですねぇ。
(このグラフが水平にならないと原理的に除算では消せません)
これでは、除算処理でも補正は無理っぽそうですね(泣)。


とりあえず、ダークやフラット補正をしてもクールピクセルが残ってしまう『からくり』は分かってきました。

・・・・いよいよ、夢の中で閃いた『妙案』をさらに発展させた『秘策』の出番ですかねぇ!
これが失敗したら、短時間露光+多数枚コンポジットは封印しなきゃ(と言いつつ失敗したりして・・・)

by supernova1987a | 2017-09-09 01:41 | 天体写真 | Comments(4)

モノクロ冷却CMOSカメラは難敵?

★★★ご注意★★★
今回は、自分への覚え書きの意味合いが強いエントリーなので、「ヘビのように長い」です。

 
★今回のお休みも曇ったので・・・

 お恥ずかしながら、ウン十年も天文やっているくせに、一度も「フラット撮影」なるものに手を出していなかったという『汚点』を解消すべく、フラット撮影に初挑戦してみました。
 といっても「フラット初心者」ですから高尚なことには手を出さず、(これじゃダメ『らしい』ことは承知の上で)PCのモニターに白色を表示させたものをティッシュペーパー付きのBORG60EDで撮影するという「いい加減な」ヤツです。

 ・・・でも、その前に、気になっていることが・・・・



★モノクロ冷却CMOSカメラで気になること

これまでデジカメやASI1600MC-COOLで撮影していたときにはあまり気にならなかったのに、MMを使うようになってやたらと目立ってきた現象に『縮緬ノイズ』があります。

『縮緬ノイズ』とは、例えばこんなヤツですね。
f0346040_03075542.jpg
強めの画像処理で暗部を持ち上げようとしたときに必ず現れる筋状のノイズ。上の画像なら右上から左下にかけて無数の黒っぽい筋が写っています。

この正体を明らかにするために、ダークやフラットを補正する前の素のデータを「位置合わせ無し」で加算平均コンポジットしてみます。

f0346040_03121555.jpg
 ※BORG60ED+RD+ASI1600MM-COOL+LPS-D1 ノータッチガイド マイナス10度・ゲイン300・30秒露光×60コマコンポジット 

元画像は同じものですが、左は「位置合わせ無し」で右が「位置合わせ有り」です。
左右の画像を見比べると分かるように、いわゆる「ホットピクセル」があると白い筋に、いわゆる「クールピクセル」があると黒い筋になるようです。
そしてシマシマの方向は、ガイドエラーの方向に一致します。要するに『対象』(天体)を追いかけた結果『背景』(ノイズ)が流れて写ったのが『縮緬ノイズ』の正体というわけです。



★ちなみにカラーCMOSの場合は

 この「ノイズ」のうち、現在頭を抱えているのが『黒い方』です。
ちなみに、ASI1600MC-COOLなどカラーカメラの場合はそれほど致命的ではありません。

f0346040_03200680.jpg
 ※左:MMの画像 右:MCの画像 ともにダークやフラット補正なし+位置合わせ無し
どちらも マイナス10度・ゲイン300・30秒露光×60コマコンポジット

上の画像のとおり、カラーカメラの場合、クールピクセルよりも目立つのはホットピクセルです。この要因を推測してみると

 ①たまたま私のASI1600MMが『外れ個体』で欠陥ピクセルまみれ
 ②カラーフィルター有無により生じるベイヤー素子と非ベイヤー素子の差
 ③画像生成ロジックの違い(デモザイクの有無)による差

といったところでしょうか。

このうち、①は『考えたくない』ので除外して(笑)、今のところ②と③の効果が大きいのではないかと解釈しています。
たとえば、モノクロ素子の場合、1ピクセルが無信号だった場合、明らかな「黒点」として認識されますが、ベイヤー素子の場合は、GRBGのうちたまたま1色が欠けただけに過ぎません。また、各ピクセルの輝度がそのまま現像されるのではなく、近隣素子との補完処理で明るさが決まりますので、輝度の差というようりはむしろ色の差として現れやすいのではないかという仮説です。(そのうち、シミュレーション計算してみますが・・・)



★白い筋を軽減するには

 輝点ノイズ(ホットピクセル)は、主にダークノイズと考えられますので、ダークを撮って後から補正すれば軽減できます。
先ほどの例なら、ダークを引くことによって、下記のように改善します。

   ○ダークの有無を比較(位置合わせ無し) 
f0346040_03380412.jpg
        ※左:ダーク減算なし 右:ダーク減算有り            
 
   ○ダークの有無を比較(位置合わせあり)
f0346040_03382754.jpg
       ※左:ダーク減算なし 右:ダーク減算有り

このように、真面目にダークファイルを引けば、白いノイズは軽減します。

ただし

当然ながら、これでは『縮緬ノイズ』は解消しません
黒い筋が残るからです。
それどころか、「ダークの過剰補正」による黒筋が増加するケース(上画像の画面下部)すら見られます。


★フラット画像を観察してみる

「クールピクセル」(黒点)が常に出ているのかどうかをチェックするために、初挑戦した簡易フラット画像(PCモニタ+ティッシュ)を超拡大して調べてみます。

f0346040_03500627.jpg
 左は今回M31を撮影した無補正の画像を位置合わせ無しで60コマコンポジットした画像です。右は後日撮影したフラット画像(ゲイン300・10msec×120コマ加算平均・シグマクリップあり)です。

それぞれ画面中心の座標を慎重に読み取りながら、1200%で切り出していますので、撮像素子の同じエリアを観察していることになります。これを見れば明らかなように「クールピクセルは恒常的に存在している」ことが分かりました。しかも、ものスゴイ数が・・・・です。


★・・・ということは!?

本来、周辺減光やゴミの影などを補正するのがフラット補正の主目的でしょうが、せっかくクールピクセルがフラット画像中に正確に再現できているのですから、これがフラット補正を行うことによって、どう寄与するか試してみました。

   ○フラットの有無を比較(位置合わせ無し)
f0346040_03570874.jpg
       ※左:フラット補正なし 右:フラット補正あり

   ○フラットの有無を比較(位置合わせ無し)
f0346040_04030035.jpg
       ※左:フラット補正なし 右:フラット補正あり

残念!

今回のケースでは、フラット補正は黒点の解消には無力なようです。
恐らくは(勘違いかも知れませんが)「引き算と割り算の違い」が原因と思われます。
ダーク引きの場合は「信号の上に乗ったノイズを引く」ために減算しているのに対して、フラット補正の場合は「減光などによる信号の出力低下を補う」ために除算(各ピクセルごとの露出倍数を掛けているイメージ)しているからと思われます。

したがって、黒い点の部分が「本来の明るさの何%に低下しているのか」が正確に分からないと除算しても無駄な訳で、もしもフラット補正によって黒点が消えるのだとしたら、フラットフレームの輝度レベルとライトフレームの輝度レベルが完全に一致した時だけでしょうね。(これ、解釈としてあってるのかなぁ??)

 今後、撮影時に同じ条件でフラットを撮影できたら、『検証ごっこ』してみます。いや、それ以前にステライメージの「フラット補正」のロジック(ソース)が分からないと、堂々巡りになる気がしますが・・・。


★ステライメージのクール除去

まあ、以前から使ってはいたものの、ここでステライメージのクールピクセル除去機能を使ってみることにします。
一般的なデジカメやカラー冷却CMOSの場合は、このクールピクセル除去機能はあまり必要性が無いとされていますが、黒点が盛大に発生するモノクロCMOSカメラの場合は重宝しますね。・・・あと、ダーク引きのしすぎで生じた黒点の除去にも使えます。


   ○オリジナル VS ダーク・フラット・クール除去 の比較(位置合わせ無し)
f0346040_04220926.jpg
       ※左:各種補正無し 右:ダーク・フラット・クール補正あり


   ○オリジナル VS ダーク・フラット・クール除去 の比較(位置合わせあり)
f0346040_04233127.jpg
       ※左:各種補正無し 右:ダーク・フラット・クール補正あり

位置合わせ無しの画像を比較すると分かりますが、ステライメージのクール除去を閾値0で適用しても、黒点は完全には消せませんね。

恐らくその要因は、(ガイドズレを含む多数枚画像はコンポジットする前にクール除去を実施する必要がありますが)元の1枚画像データにはクールピクセルの周辺にショットノイズに伴う輝度のバラツキが存在するため、ソフトがクールピクセルの位置を特定できない(黒点だと認識できない)ことにあると推測します。

それでも、位置合わせ有りの画像を比較すると分かるように、相当に『縮緬ノイズ』が軽減されていることは分かります。


★短時間露光+多数枚コンポの唯一の弱点??

 ・サチる心配が無い
 ・シーイングの影響を受けない
 ・オートガイドの必要が無い
 ・階調が豊富になる

などなどのメリットと「不精者に最適」という理由でこれまでこだわってきた「短時間露光+多数枚コンポジット」ですが、こと、クールピクセル除去に関しては、致命的に弱い可能性が浮上してきました。
「天体画像はあとからコンポジットすることによりシグナルを強めらる」のですが「クールピクセルは短時間露光によるショットノイズに埋もれる」のでソフトが位置を認識できずに放置されてしまうからです。(これはある程度ホットピクセルにも通じる弱点です。)

 これが、長時間露光の場合だとクール除去処理一発で消せそうに思えます。

降参!


★・・・・ともあれ

せっかく初挑戦したフラット画像は、本来の目的である「周辺減光の軽減」や「ゴミの影の除去」に対して、一定の成果を得ましたので、M31アンドロメダ銀河の画像をフラット補正ありで再処理してみました。

BORG60EDツインにASI1600MM-COOL+ASI1600MC-COOLで30秒のLRGB同時露光した画像の合計240コマコンポジットです。
フラットで消しきれない減光があったので、少しだけトリミングしてます。

f0346040_04460140.jpg
うむ。
なかなか良い感じです。


★★★今後の抱負★★★ 

 ①さらに良質なフラット画像を撮る方法を考えたい
 ②クールピクセルの位置を特定してピクセルマッピングしたい(コード書いちゃう?)
 ③ある程度の長時間露光も視野に入れなきゃ
 ④そろそろオートガイドも再開しよう
 ⑤鏡筒のタワミをなんとかしなきゃ
 ⑥放置したままのAPT・・・・
 ⑦死蔵しているオフアキ・・・
 ⑧一度も登場させてないナローバンドフィルタ・・・
 ⑨夢想中の「光害チョッパー装置」実現するのか??

・・・・それにしても、曇ったからといって、PCの前にへばりついて30時間以上画像処理してたら疲れちゃった・・・・ふう。

★★★追記★★★

寝ている間に夢の中で妙案(?)を思いつきました。
フラット画像をA
フラット画像にクール除去フィルタ処理したものをB
B-Aの減算処理したものをC
とすると、Cがクールピクセルのみを反転した画像になるので
ライトフレームにCを加算すれば・・・・・・。
あとで試してみます。

by supernova1987a | 2017-09-05 05:05 | 天体写真 | Comments(10)

ツインBORGでM31を撮る

★ビームスプリッタは大口径機用で・・・

ASI1600MM-COOLとMC-COOLを同時露光する「ビームスプリット装置」は、あくまで大口径機種用の便法として『開発ごっこ』したものです。
しかし、小口径の望遠鏡を使うのなら、なにもそんな『ややこしい装置』を持ち出さなくても、望遠鏡を2本用意してL画像とRGB画像を同時露光すれば良いわけです。光量も減りませんので露出時間も(ビームスプリッタの)半分で済むはずです。

一応、BORG60ED(絶版モデルですが、個人的に大好きな望遠鏡です)を2本揃えていたので、いつか「ツインBORG」としてLRGB同時露光を決行しようと画策しつつ、お仕事が忙しかったり天気が悪かったり「VML260L+ビームスプリッタ」の誘惑に負けたり(笑)して、ファーストライトが伸ばし伸ばしになってしまいました。



★GPVは『ダメダメ』表示だったけれど

8/27の夜は、GPV予報がずっと白~灰色でして「常に雲が流れている」残念な天気と思われましたが、いざ夜になってみると意外に雲が『薄く』て2~3等星くらいなら目視できるじゃないですか。

・・・こら、ニワトリに出撃せんとあかんでしょー!
所詮「テスト撮影」なので、少々の雲やモヤは気にしない気にしない



★今回のお題は・・・

「比較的高価な機材(BORG89ED+D810A)に、より小さな機材(BORG60ED+冷却CMOSカメラ)が肉薄できるかどうか」
です。
うーむ。これは面白そう♪

・・・というわけで、この日のために構想を温めてきたスペシャル装備でニワトリ出撃です。

f0346040_09535364.jpg
 K-ASTEC改造Newアトラクスにプレートを載せて、その上に
 BORG89ED×1本 + BORG60ED×2本を搭載します。

f0346040_09551900.jpg
・・・で、BORG89EDにはD810A、2本のBORG60EDにはASI1600MM-COOLとMC-COOLをそれぞれ装着
D810AはISO3200のRAWで30秒露光、ASI1600はゲイン300のRAWで30秒露光を繰り返す作戦です。

空の条件はよろしくないので、オートガイドは無し。ノータッチガイドでお気軽撮影です。



★モヤが光害で光ってる中、M31は写るのか?

BORG89ED+笠井フラットナー+D810Aの30秒露光×140枚コンポジットだと、こんな感じになりました。

f0346040_10011182.jpg
ひゃー。フラットは撮影していないので、すんごい周辺減光。
しかも背景の色が左右で異なるという悲惨な写真。(右の方が光害が強いのでしょうかね?)

f0346040_10031682.jpg
それでも、トリミングすれば、「そこそこ見られる」アンドロメダになりました♪



★BORG60ED+MCの一発撮りでは

BORG60ED+純正レデューサ+LPS-P2+ASI1600MC-COOLの組み合わせで、ゲイン300の30秒露光をするとこんな感じ。

f0346040_10061509.jpg
一応、アンドロメダの中心核だけが分かる程度ですね。

トーンをいじってみると・・・・

f0346040_10070890.jpg
ショットノイズまみれでザラザラですが、周辺部まで写っていることは分かります。
今回の『対決』のキモは、「焦点距離600mmのBORG89ED+フルサイズ一眼」に対して「焦点距離約300mmのBORG60ED+フォーサーズCMOS」を戦わせる所でして、ご覧の通り、ほぼ同じ画角になるのですね。当たり前ですが(笑)。



★MCの画像を120枚コンポジットしてみる

ASI1600MC-COOLのゲイン300+30秒の画像を120枚コンポジットして、トリミングしてみると・・・・。

f0346040_10112828.jpg
ウェーブレットやHDR等のような特殊な処理はせず、単にコンポジット+デジタル現像しただけですが、結構良く写りますね。
このコンディションで、これだけ写れば十分満足なのですが・・・・・・



★MMのL画像は強めに画像処理に耐えられそうだったので

ASI1600MM-COOLのゲイン300+30秒の画像を120枚コンポジットして、NikCollectionのHDRやらシルキーピクスのノイズ整列やらを施してみます。
すると・・・・

f0346040_10160349.jpg
おっ!
これ、なかなか良いんじゃないですか?!

では、いよいよ・・・・


★MM+MCでLRGB合成してみる

実はダークは先日撮影したときの使い回しですし、フラット補正も無し。追尾もノータッチガイド。
いい加減な撮影ですが、雲が薄くなるタイミングのみを狙うので、仕方ありません。

ともかく、MMの120枚コンポジットした画像をLに、MCの120枚コンポジットした画像をRGBにして、LRGB合成してみます。
ついでに、若干のマスク処理とルーシーリチャードソン画像復元と軽くHDRを加えて、シルキーピクスでテイストを調整します。

すると・・・


ででん!
f0346040_10221632.jpg

おお、とても良い感じです♪


えーと、たしか前回M31を撮影したのは・・・・・そうだ!
2009年のお盆に、R200SS+コマコレ+ニコンD700(無改造)で2分露光6枚コンポジットしたきり、8年間もご無沙汰!!

ちなみに2009年のM31がコチラ(満濃池に遠征して撮影)

f0346040_10351411.jpg
そもそも露光量が異なりますし、画像処理の手法が全く違うので比較はできませんが、当時、20cm反射で(空の暗いところまで)遠征してようやく写せたアンドロメダが、薄曇りの自宅でしかもたった6cmの屈折で写せるようになった、ということですねぇ。

・・・これ、ちょっと真面目に撮影行きたくなってきました。




by supernova1987a | 2017-08-28 10:55 | 天体写真 | Comments(10)


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