９９年１１月２４日撮影の土星の画像処理について

　ここでは、１１月２４日に撮影した土星の画像を、処理過程を含めて紹介します。撮影地は、自宅のマンションの２階のベランダです。望遠鏡は、いつもの20ｃｍシュミットカセグレンF10のセレストロンC8。接眼鏡は、ビクセンのLV5mmで400倍に拡大しています。カメラは、オリンパスのC-900ZOOM、130万画素のデジカメで、ZOOM最大に拡大してのコリメ-ト撮影です。この状態で撮影すると、シャッタ-速度が1/2秒の最長時間でほぼ適正になります。当日のシ-ングはまあまあよく、時々乱れるもののカッシ−ニの隙間もよく見えていました。

１．なるべく短時間でたくさんの画像を撮る
　惑星を撮影する場合、望遠鏡でかなり拡大しています。このため、大気の流れの影響が大きく関係し、同じように撮ってもきれいに撮れる場合とボケて撮れる場合があります。良象を得るためには、数多く撮影しその中から、選んでいくしかありません。また、土星や木星は、自転速度が速く時間がたつと、すぐに模様が移動していきますので、短時間に撮影しないと後の画像処理で問題が出てきます。

大気の影響でボケた時の像	大気が落ち着いた時の像

２．画像の大きさと、向きの変換
　私が撮影している画像の大きさは、デジタルZOOMで拡大し、640ｘ480の解像度です。この時でも、土星は一部だけしか写っていませんので、周辺部分は必要ありません。このため、周辺部分をトリミングします。また、見栄えを様子するため、南北方向をなるべく上下のラインにそろえるよう回転させます。撮影する時に構図をうまく撮ればいいのですが、どうしてもずれた場合は回転させています。惑星の写真の時は、一般的に南極を上にすることが多いので、南を上にそろえています。
　なお、デジタルカメラで得られた画像は、JPG形式です。JPG形式の画像は、画像処理をするたびに画像が劣化しますので、必ず画像をTIFF形式か、BMP形式に変換しておいてください。

３．コンポジット合成する
　これから、画像処理が始まります。デジタルカメラで得られた画像は、いろいろな電気ノイズやCCD自体のノイズがあり画像をざらざらしています。また、大気の影響で、惑星の変形やボケも残っています。これを改善するためにたくさんの画像を合成して、なめらかな土星の画像を得ます。これをコンポジット合成といいます。この作業をする時には、ステライメ−ジ３を使いました。
　
　画像をきれいに合わせる方法は、いろいろありますが、私は減算で２枚の画像をまず合わせます。きれいに画像が合えば画面が真っ暗にになります。そして、このままで加算モ−ドにして合成します。この時土星が真っ白になりますが、レベル補正をすると、元の明るさに戻すことができます。このようにして、次々に画像を合成していきます。合成途中でやめるときは、ステライメ−ジ３のFITS形式で画像を保存しておかないと、情報がなくなっていきますので注意が必要です。また、写りの悪い画像があるとぼけていきますので、なるべく良像を選んでおきます。

20時35分ころの１枚の画像	20時35分ころの14枚合成の画像

　合成前後の画像が上の2つです。今回は14枚の画像を合成してみました。14枚のうち一番きれいに写っていたものが左です。合成後の画像よりカッシ−ニの空隙がはっきり見えますが、1枚画像はノイズが多くザラついています。また、合成すると色の微妙な変化がわかってきます。

４．色ずれを除く
　デジタルカメラは、赤、緑、青の三色で画像をあらわします。パソコンやテレビも同じです。このとき、三色の波長の違いのため、大気によって屈折率が変化します。このまま撮影すると、赤、緑、青の画像のずれが起こるのです。下の左の画像をよく見ると、土星の上のふち部分が赤くなっています。これが色ずれです。これを修正するには、ステライメ−ジ３のRGB合成のコマンドを使い、赤と青の画像のずれを修正します。

修正前の画像	色ずれ修正後の画像

５．ウイナ−フィルタ−での画像復元
　ここまでで、画像がとりあえず完成しました。しかし、もう少し見やすくするために次の過程を紹介します。これからは、私の自己流の方法です。まず、色ずれを修正した画像を保存した後、この画像からモノクロの画像をとりだします。このモノクロ画像をTIFF形式で保存した後、フォトショップで模様が見やすくなるようにレベル調整を行います。この後、再びステライメ-ジ３で開いた後、ウイナ−フィルタ−で画像復元を行います。フィルタ−の内容は詳しく知りませんが、濃淡が少し分かり易くなります。このフィルタ-をかけると、輝度が明るくなりますので、再びレベル補正をかけましょう。

左上が、取り出したモノクロ画像です。少し明るいところが多いので、フォトショップでレベル調整を行ったのが、中央の画像です。フォトショップは中央値も変化させることができるので便利です。そして、ステライメ−ジ３でウイナ−フィルタ−をかけたのが右端です。今回はPSF半径3、ガンマ0.2で行ってみました。なお、輝度が増していますので、レベル補正をしています。

６．LRGB合成で完成
　ここで画像処理が完成します。まず、4の過程で完成した画像を、色を修正したのが左の画像です。少し赤みがかっていましたので、赤を少し抜いてみました。ただこれは好みによりますので、自分の好みにしてください。そして、この画像をステライメ−ジ３で開いた後、5の過程で復元したモノクロの画像を開きます。この二つの画像を、LRGB法で合成するのです。このとき、L画像は像の輝度信号、RGB画像は色信号で、L画像ははっきりとした模様がある必要がありますが、RGBは色信号なので多少ボケていてもかまいません。完成した画像が、右側ですが、デジカメで撮ると冷却CCDのようにものすごくきれいには撮れませんが、このくらいの画像にコンスタントに撮影できます。

RGBの色修正をした画像	LRGB法で合成した画像