異なる鏡筒･カメラの画像をコンポジット_その3（関数電卓からエクセルへ）

わが越後の梅雨明けは8月に入ってからになりそうなので、引き続き同じテーマでの記事になります。今回「異なる鏡筒・カメラの画像をコンポジット」の題材に選んだのは、カシオペア座の端にある「バブル（しゃぼんだま）星雲 付近」の過去の撮影画像です。
以下の３つが今回選んだ題材で、以前の処理画像になります。撮影時期が新しい順に並べると
２０２３年８月１２日　撮影鏡筒：R200SS（PH）fl=760mm　カメラ：ASI ５３３ＭＣ　↑
２０１７年9月２６日　撮影鏡筒：R200SS（PH）fl=760mm　カメラ：Cooled ６０Ｄ　↑
２０１５年9月１０日　撮影鏡筒：R200SS（PH）fl=760mm　カメラ：Cooled ６０Ｄ　↑

作業手順は　前回記事　に記載したように①．各画像に共通する2つの星を選んで･････････････････････････････････････････････②．それぞれのピクセル座標をメモする････････････････････････････････････････････➂．「ピタゴラスの定理」を使って関数電卓で２星間のピクセル数を算出･･････････････④．２星間のピクセル数が同じになるよう、ステライメージで「画像解像度」を変更する⑥．画像解像度をそろえた画像をコンポジットする･･････････････････････････････････⑦．コンポジットできた画像に対して、通常の画像処理を行う････････････････････････なのですが関数電卓を使って２星間のピクセル数を求める作業がとても疲れました。まして対象画像が３枚、４枚にもなれば、コンポジットが終わった時点でぐったり。改めて画像処理をやりなおすエネルギーが残っていません。そこで、”電卓”ではなくエクセルを使うことにしました。最近は一覧表の作成などで使うことが多かったのですが、エクセル本来の表計算として久しぶりに使ってみました。
以下が作成したエクセルのシートで、今回のコンポジットまでの作業にさっそく使ってみました。入力が必要なのは、使用する各元画像のﾋﾟｸｾﾙサイズと、各画像の２つの星のピクセル座標だけ（あとは必要によりメモとして記入）以上を入力するだけで①．各画像の２星間のピクセル数↓②．各画像の画像解像度の比率↓➂．各画像のステライメージでの「画像解像度」設定値（どの画像を基準にするかで選択）
今回は２星間のピクセル数の多い画像Ａ（画像解像度の高い画像）を基準画像としたので、画像Ａはそのまま変更せずに、画像Ｂ・画像Ｃの画像解像度を表示値に変更しました。
（参考）：[２星間のﾋﾟｸｾﾙ数] で 使用しているエクセル関数は　=SQRT((H7-L7)^2+(I7-M7)^2)　･･･ 画像Aの場合
今回の３つの画像のうち、２０１７年・２０１５年の画像は同じ鏡筒。同じカメラで撮影しているのになぜかこれまでコンポジット処理された形跡がありません。そこで今回 画像B・画像Cとして別画像として処理したのですが、上のエクセル計算表を見ると、２星間のピクセル数が微妙に異なっています。比率でみればわずか0.2％の差ですが、ﾋﾟｸｾﾙ数では７ピクセルになり重ね合わせると星のズレがわかります。撮影時の気温の差などで鏡筒の焦点距離が微妙に変化したのでしょうか？
３年分の撮影画像を画像解像度変更後コンポジット、画像処理しなおした結果です。↓（　各年の画像を加算平均　完成画像を約６０％に縮小したもの　）
今回の画像統合の効果を検証するため、バブル星雲付近の等倍切り出し（縮小なし）画像で比較します。
評価のポイントとしては、2023年のASI533MCで撮った画像と比較してどうか？　というところでしょうか。

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更に昨年からはCMOSカメラのASI５３３MCに代わりましたが、10年前は雪雲で撮れない冬休み、今回は同じく雲の多い夏休みで、ブログネタがなくて書いた記事というのは共通しています。
先日は孫と一緒に花火を見に地元の夏祭りへ、今回は夜店のくじは はずれ だったみたい

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異なる鏡筒･カメラの画像をコンポジット その2（作業手順）

前回記事 に続き、今回は過去に撮った「鏡筒・カメラの異なる画像のコンポジット」の作業手順について。使用するのは ステライメージ９ と 関数電卓。
コンポジット（重ね合わせ）というのは撮影時に何枚も撮っておいて、それを画像処理時に重ね合わせる事によりノイズを低減するという基本的な方法ですが、 ”同じ鏡筒（含む補正レンズ）と同じカメラ” で撮影したものであれば画像毎の多少のずれがあってもステライメージなどを使って重ね合わせることができます。しかしながら同じ撮影対象であっても、鏡筒の焦点距離やカメラが変わると重ね合わせはできません。（わたしが知らないだけで、世の中にはこれができるソフトもあるのかも･･）
今回、この通常はできない ”異なる鏡筒と異なるカメラ” で撮った撮影画像のコンポジット（重ね合わせ）に挑戦した理由は、前回記事にも書いたように●この十余年で同じ対象を撮った画像は増えたが、撮影鏡筒（補正レンズを含む）およびカメラが異なっているため過去画像の有効活用ができない･･･････････････････●年間を通じて夜間晴天日数の少ない日本海側では、総露光時間で10時間も撮るには
何年もかかってしまう　（その間ずっと同じ光学系・カメラというのはつらい）･････････････
そして、もっとも大きな理由が■現在 「星のふるさと館 」で展示中のわたしの写真展で、９月に予定している差し替え画像の準備で、過去画像を加えた画像の再処理が可能なら活用したい、というもの。
前置きが長くなりましたが、それでは 今回行った作業手順について説明します。□　過去の撮影画像の選択9月からの「秋・冬 編」の対象でもある、NGC7331 & ｽﾃﾌｧﾝの五つ子 から 2017年・2020年に撮影したものをピックアップ。詳細な撮影データは画像拡大で見てもらうとして、「異なる鏡筒と異なるカメラ」に関するデータについては◇2017/ 9･･VC200L(旧ﾚﾃﾞﾕｰｻ) fl=1,278㎜　Cooled６０D 4.3μ/pixel　総露光時間 １３０分◇2020/ 8･･VC200L(ﾚﾃﾞﾕｰｻHD) fl=1,386㎜　EOS６D(HKIR) 6.5μ/pixel　総露光時間 ９２分
鏡筒の焦点距離が長いと画像解像度は大きくなり、カメラの１ﾋﾟｸｾﾙのサイズが大きくなると画像解像度は小さくなる。＊画像解像度･･･ある写野角をどれだけのピクセル数で描いているか ということで、画像解像度が合っていない画像ではコンポジットでズレが発生する。
上の二つの画像を比較すると、焦点距離では2020年の方が 画像解像度 が大きく他方、カメラの1ﾋﾟｸｾﾙのサイズでは2017年の方が 画像解像度 は大きくなります。結局のところ、この二つの画像をコンポジットするにはそれぞれトータルでの画像解像度を正確に求める事が必要となります。
STEP -Ⅰ ．各画像の画像解像度を求める
以下の作業はステライメージ９と 関数電卓 を使用しました（＊ 左側が2017年、右側が2020年の画像で、それぞれダーク・フラット処理およびコンポジットまで終えて保存されていた画像を利用しました）
手順 ①　ステライメージの基準点指定を使って、両画像に共通な２つの星をマーキングします
手順 ②　画像を拡大してそれぞれ（４つの星）の（X、Y）のピクセル座標を読み取りメモします
手順 ➂　次に画像解像度 算出のもとになる2つの星の間隔（ﾋﾟｸｾﾙ数）を、直角三角形の斜辺算出でおなじみの「ピタゴラスの定理」を使って求めます。（お忘れの方はこちら）→　2星間のピクセル数（斜辺）＝√ ΔX（底辺）² ＋ ΔY（高さ）²上の2017年の例では　√ (2942-395) ²　＋(4422-568) ²　＝4619.58　となります
手順 ④　算出した２星間のピクセル数から、2017年の画像の方がﾄータルで画像解像度が高い事がわかりました

STEP -Ⅱ ．二つの画像の画像解像度を合わせる
ステライメージの 画像 ﾒﾆｭｰの「画像解像度」を使って両画像の画像解像度を合わせるのですが、そろえる方法が二通りあります。（方法Ａ）　画像解像度の低いほうを上げる（低い方の画像が拡大される）（方法Ｂ）　画像解像度の高いほうを下げる（高い方の画像が縮小される）わたしが選んだのは（方法Ａ）でした。（理由. 縮小するのは後でも可能だから）
（　ステライメージ９の画像解像度変更の画面　）
手順 ①　手順Ⅰで求められた２星間のピクセル数の値から、解像度の低い2020年の画像解像度を高くします。では現在のピクセル数をどれだけ増やせば画像解像度が同じになるのか比率を求めます４６１９．５８ ÷ ３２２７．１６＝ １．４３１４６・・・現在の「幅」または「高さ」のピクセル値を ×１．４３１４６･･倍 すれば2017年の画像の解像度と同じになるはずです。＊「縦横比」が”固定”になっていれば、縦・または横のピクセル数を変えるだけで もう一方も自動的に変わります
手順 ②　画像解像度変更後の両画像を比較します。
表示拡大率をそろえて２星間の間隔を比較すると大きな計算間違いはないようです

STEP -Ⅲ ．二つの画像をコンポジット（重ね合わせ）する
関数電卓まで使ってここまでやってきたのは、鏡筒もカメラも異なる画像をコンポジットするためでした。はたしてピッタリ重なってくれるのか？
実はコンポジットを行う その前に、もう一つ選択しなければならないことが。それはコンポジットする際に「加算平均」か「加算」か？いつもなら「加算平均」なのですが、鏡筒が異なれば画像の明るさ（Ｆ値）も大きく違います。おまけに設定感度も様々で、極端に撮影画像の明るさに差がある事も考えられます。それを撮影データから推測することはかなりやっかいなので、画像の明るさが大きく異なっても無難そうな「加算」で行くことにしました。
実際にコンポジットで加算をおこなった画像です。 ↓これまで５、６タイトルほど実施したのですが、不思議とズレずにうまく重なってくれました。ズレる事もありましたが、その原因は星のピクセル位置の読み間違いでした。（老眼なもので）
ここまでやれれば、あとはコンポジットができた範囲をトリミングしてステライメージなどで画像処理を行うだけ。画像処理を終えた統合画像になります。↓総露光時間が２２０分に増えたことにより、従来よりきつめの画像処理が可能となりました
肝心なのは、これだけ手間をかけて元の画像より改善されたかどうかですが ･･画像の一部を切り取って比較してみました。ＮＧＣ ７３３１ 付近左から　２０１７年・２０２０年の完成画像　そして右側が今回 両画像を統合して処理した画像です
ステファンの五つ子 画像の順番はＮＧＣ７３３１と同じ
実は画像解像度を上げる際の画像拡大でダメージが出るのではと思ったのですが、意外に健闘しています。ただ、鏡筒・カメラの組み合わせによっては画像解像度に差がありすぎて破綻することも考えられます。
そこで 鏡筒・カメラの組み合わせによる画像解像度を推定できる一覧表を作ってみました。これまでに撮影した画像が多そうなVC200L（HD）とEOS ６D(HKIR改造)の組み合わせを基準として作成してあります
数値が近い組み合わせ同士なら、画像解像度の変換も控えめに済むのではないかと考えています。
引き続き差し替え用画像に使える画像が得られるか検証を進めていきます。

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現在使用している真四角センサーのカメラ ASI５３３ＭＣはプリントが苦手です。

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過去の異なる鏡筒･カメラの画像をコンポジット（PixInsightじゃないけど･･）

関東甲信は梅雨明けしたようですが、わが「越後」は置いてけぼり。もっとも梅雨が明けても夜に雲の多い天気は毎年経験済み。となれば9月から予定している「星のふるさと館」の展示写真の入れ替えの準備でもと考えて始めました。
現在展示中の「春・夏」編の展示レイアウト （展示してかなり経ったので今回はボカシなしで）現在展示されている写真は「春・夏」編なので、次は「秋・冬」編ということでこれまで10年余りで撮りだめた中から見栄えのする対象を選んで、撮影画像の再処理後にプリント。となるのですが、”再処理”といっても同じステライメージを使用するわけで、マジックのような画像の改善は期待できません。そこで新たな試みとして同じ対象を撮った 鏡筒・カメラ の異なる画像をコンポジットして総露光時間を増やしてからより強い画像処理を実施してみてどう変わるか？
退職後に「天体写真」を始めてじきにわかったことは、何枚も撮って「総露光時間」を増やす事の効果は絶大であるという事。天候に恵まれない日本海側でも、何年もかけて撮り続ければ総露光時間10時間越えも可能である。と思っていたのですが、しかし、現実は･･何年もかけて同じ対象を撮影したものの、その間に撮影鏡筒（含む補正レンズ）および カメラが変わりそのままではコンポジットができない画像が増えていきました。
主な 撮影鏡筒（含む補正レンズ）および 撮影カメラ の変遷･･････････････････････････････････････････････････････････････････■2008. 4 EOS kissDX (ﾌｲﾙﾀｰ改造) APS-C ﾋﾟｸｾﾙｻｲｽﾞ=5.7μm･･････●2009.5_ Vixen R200SS反射鏡筒・ｺﾏｺﾚｸﾀｰ3(fl= 800㎜）･･･････■2012. 7 SEO Cooled60D APS-C ﾋﾟｸｾﾙｻｲｽﾞ=4.3μm･････････････ 〇 2013. 2_ MPCC-MARKⅢｺﾚｸﾀｰ (R200SS) (fl=800㎜）●2014. 9_ Vixen VC200L反射鏡筒(fl=1,800㎜）中古････････････ 〇 2014. 9_ ﾚﾃﾞﾕｰｻｰ (VC200L) (fl=1,278㎜）･･････････ 〇 2015. 7_ ｺﾚｸﾀｰPH (R200SS) (fl=760㎜）･･･････････ 〇 2018. 2_ ﾚﾃﾞﾕｰｻｰHD (VC200L) (fl=1.386㎜）･･･････■2018. 6 EOS 6D (HKIR改造) ﾌﾙｻｲｽﾞﾋﾟｸｾﾙｻｲｽﾞ=6.5μm　･････････■2023. 4 ASI 533MC Pro CMOSｶﾒﾗ ﾋﾟｸｾﾙｻｲｽﾞ=3.76μm････････････････････････････････････････････････････････････････････････････約１５年の歳月とは言え、ずいぶんポチッたものですが一番お金がかかったのはここにはないタカハシの赤道儀だと思います
今回はいかにポチッてきたかという話ではないので、話を戻すと上の履歴から撮影鏡筒が増え、補正レンズが変わるたびに鏡筒の焦点距離が変わり撮影画像の拡大率も変化。（焦点距離が長くなると狭い範囲を拡大して撮影）それに加えてカメラが変わると１ﾋﾟｸｾﾙの画素ｻｲｽﾞも違って、同じ範囲の描画画素数も変化。せめてカメラがずっと同じなら、鏡筒が変わっても写る範囲が変わるだけで基本的にコンポジット（重ね合わせ）は容易だと思われるのですが、最も技術の進化の恩恵を受けるデジタルカメラでそれは無理な話です。
結局、撮影対象は同じでも撮った時点での鏡筒（補正レンズを含む）と撮影カメラの組み合わせによって、そのままでは重ねることのできない画像が増えてしまいました。これを重ねるためには一方の画像を他方の画像に合わせて画像の解像度を変更する必要があります。その後に重ね合わせる事により、総露光時間が増えた効果が得られるのではないか？
どうせ当分撮影できないのだし、成果が無くても差し替え画像の選択には役立つだろうと考えました。「秋・冬」編の中心タイトルになるであろう「アンドロメダ銀河」「オリオン大星雲」は後回しにして他の小粒でも個性的な星雲・銀河の数タイトルを終えてみた感想では、組み合わせる画像同士が良好なら、総露光時間が増えるメリットが得られるという結果が。（あたりまえ？）
次回はその作業手順と、すでに検証が済んだタイトルの結果報告の予定です。
= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =実は当初、写真展の差し替え画像の作成にPixInsightのフリーライセンスを使おうかと思いました。定期購読している「星ナビ」の読者の入選者はほとんど使っています。フリーライセンスは45日間無料で使用できることからどんなものか「習うより、慣れろ」と考えたのですが、今月の「上越天体写真友の会(J-APA)」の月例会でPixInsightを1年使用している人に聞いたところ未だ機能の全貌把握を行っている段階で、45日間では成果は無理、とのこと。お盆は東京の孫たちも来るし、と今回は断念しました。いつかは使う日がくるのでしょうか？

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期待以上だったｽﾃﾗｼｮｯﾄ３ｱｯﾌﾟﾃﾞｰﾀ3.0fの検証結果 (ZWO社CMOSｶﾒﾗのカラーバランスを改善)

一昨日(4／26)夕刻、アストロアーツ社からZWO社CMOSカメラのカラーバランス改善を含むアップデータを公開した旨のメールが届いた事は前回記事の編集後記でお知らせしました。このステラショットのZWO社CMOSカメラに対する不具合（撮影画像が青くなる）については当ブログで何回にもわたり取り上げ、アストロアーツ社にも改善要望を上げてきた経緯があります。
他のステラショットユーザーからのアップデータの要望も届く中で、アストロアーツは頑張って５月の新月期前にアップデータ3.0ｆを公開してくれました。そこでこちらも頑張ってアップデータ3.0fの改善項目のうち、ZWO社CMOSカメラのカラーバランス問題に絞って検証を行いましたので以下報告いたします。
まずはアップデータインストール後 驚かされたのが、この設定画面。↓ホワイトバランスで［デフォルトに戻す］でこれまでの青みがかった画像になります
わたしはてっきり設定項目はそのままで、ホワイトバランスが改善された撮影画像が保存されるだけと思っていたのですが、なんと、”ホワイトバランスはユーザーが自由に設定してください”　という、そこまでやってくれるか、やれるのか という驚き。（ただ実際の使用ではR(50)･B(50)しか使わないと思いますが･･）
今回の検証でも比較のため、カメラメーカーのZWO社が無償で提供しているASISTUDIOも使っているのですが、こちらはホワイトバランス設定はおろか、オフセット設定すらできません。
お待ちかねの検証結果の報告に入りますが、こちらは上の設定画面のホワイトバランスをR（50）、B（50）（ Gは基準で５０だと思います ）で検証を行いました。
まずは アップデータ前後の比較 をいくつかなお検証はバイアス（ダーク）フレームを撮影して行いました。＊バイアス（ダーク）フレーム って何？　という方は　→　こちら
まずは私の使用カメラASI533MC ProのユニティーGain１００での比較です。左側アップデータ以前にはカメラメーカーのデフォルト設定値を適用していたため青（B）のみが異常に高いレベルとなり、ベイヤー（モノクロ）画像では格子状となり、ヒストグラムでは青（B）のピクセルが右側にもう一つのピークを作っていました。それが今回公開されたアップデータをインストールしてホワイトバランスを均等（R50･B50）に設定することにより格子状から通常のランダムノイズ画像となり、ヒストグラムも一つのピークになりました。
これでやっとバイアス（ダーク）フレーム を撮った本来の目的である、適正なオフセット値を求めることができます。上の例でいえばオフセット値は”６”で十分な事がわかります。（実際の撮影では”光害”の天然オフセットが加わることも考慮して）
わたしはユニテーゲインではなく、撮影の効率性も考慮して少し高めのGain１５０を設定していますので、ついでにGain１５０のオフセット値も調べてみました。↓（Ｇａｉｎ設定を真似たい方は拡大してご覧ください）上のヒストグラムから私のカメラでGain１５０ならオフセットは”８”もあれば十分なようです。
ほかにも検証データは撮っているのですが（たとえばASI533MCのオフセットデフォルト値”１”とか）、上の検証結果だけでも指摘されていた問題点が解消されていることは明らかでしょう。そこで最後に記事の前の方でにふれた、カメラメーカーZWO社の無償ソフトASISTUDIOとの比較になります。こちらは厳密な比較となるよう、冷却温度０℃で撮りなおしています。ASIStudioはオフセットの設定はできないのですが、デフォルトでOffset７０になることがわかったのでその設定に合わせてステラショット３(3.0f)でも撮って比較しました。似たようなノイズ画像および瓜二つのヒストグラムとなったことから、ASIStudioでも同じようなホワイトバランス補正が行われていることが推察できました。
以上の検証結果から、これで安心してダーク・フラット画像の作り直しに取り掛かることとします。
なおこれから迎える５月の新月期での実撮影で報告するべき事象が見つかれば、ブログにて報告いたします。まずは　めでたし、めでたし。

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =今回の問題につきましてはアストロアーツさんにはかなり厳しいことも書かせてもらいましたが、その結果が期待を上回るアップデータの公開につながったということで許していただきたいと思います。記事内にも書きましたが、CMOSカメラでの撮影においてオフセット設定だけでなく、ホワイトバランス調整までユーザが操作できるというのは、海外のソフトに引けをとらないのではないでしょうか。まして、機材設営からオートガイドまでこなす多機能さは現在は日本語対応だけという弱点はありながらも今後は海外展開という展望も持っていいのでは？

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［速報］今月中にアップデータ供給予定！（ステラショットのZWO社CMOSｶﾒﾗ撮影不具合の対策）

何回かにわたって、
ステラショットでZWO社CMOSカメラを使って撮影すると、「ダーク」「フラット」を含むすべての画像が青みがかって保存される。
という問題について、ユーザーの皆さんへの周知と、問題に対処したアップデータの早い供給をアストロアーツに要望しよう、と呼び掛けてまいりました。このブログ記事へのコメントを寄せていたいただいたM&Mさんをはじめ、多くのユーザーの声が届いた結果、先ほどアストロアーツ社から、今月中にアップデータを供給したいとのメールが届きましたので報告いたします。以下がアストロアーツから届いたメールの内容です。
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〇〇様
アストロアーツ ユーザーサポート係です。

製品に関するご意見ご要望を賜り誠にありがとうございます。
修正アップデータに関しましては今月中にリリースする予定です。
ご不便をおかけしますが、今しばらくお時間をいただきますようお願い申し上げます。

以上よろしくお願いいたします。

■■株式会社アストロアーツ ユーザーサポート係■■
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今回の問題の解決はアストロアーツにとっても容易な問題ではないはずですが、簡潔なメール内容と、今月中という短期にリリースする予定 とあるのは、アストロアーツが今後CMOSカメラにも本気で取り組む決意と受け止めたいと思います。

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =かなりの時間とエネルギーをさいてこの問題について書いてきたのですが、これでやっと、今月から始まる「星のふるさと館」でのわたしの写真展示会の準備に取り掛かれます。気が付いたら、もう展示日まで2週間を切っていました。正直焦っています。
これまで文字だけのブログ記事はたぶん書いたことがないので、ベランダから先日撮った早春の「火打山」と「焼山」です日本画（墨絵）の様だったので撮影したものです

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