RGBをばらして補完する

RGB分解補完ソフトのダウンロードはこちらから(LZH形式の圧縮ファイルです)。
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最初にお読み下さい。
0,このソフトにはMicrosoft .Net Framework 4が必要です。
1,デジカメの場合は必ずステライメージで出力した16bit整数Fitsファイルを使用して下さい。

対応機種であればモノクロ化は簡単ですが・・・
2,モノクロ化してRGB合成する目的は星像の改善です。星雲が綺麗になるわけではありません。
3,14bitデータでRGB合成した場合、ベイヤーRGB変換に匹敵する色調を得るのは大変です。

4,例外処理とかエラーチェックは極めて甘いので、暴走することもあるかもしれません。
システムに障害を与える事は無いと思いますが、このソフトを使った事で生じた如何なる
トラブルにも責任を負いかねますのでご了承下さい。

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 まず、撮影した画像をステライメージにベイヤー配列のまま読み込みます。カラー変換してはいけません。
Canonの一眼デジカメのCR2形式で機種ごとに対応させるほどのスキルは無いので、直接読み込むことは出来ません。必ずステライメージで16bit整数Fits形式にて保存する必要があります。

ダーク減算はこの時点で行い、その結果を16bit整数Fits形式で保存します。フラット補正についてはRGB分解・補間後に行うことをお勧めします

一眼デジカメをステライメージでFits形式にする場合、RGGB(BGGR)配列の機種に限り、素子数を直接入力して使用する事が出来ます。この場合ベイヤー配列での素子数をステライメージで調べて入力して下さい。カラー変換後の画素数ではありません。ただし動くかどうか確認作業はしていないので、上手く動作しない場合はメールにてご連絡下さい。

カラーCCDでもこのソフトは使用可能ですが、RGB素子の配列やデータの書き出しアドレスが機種ごとに異なると思われるので、個別に対応させる必要がありますので、ご連絡ください。
 
  ソフトを起動し、このFitファイルを選択し(8枚程度まで複数選択可能)、RGB分解ボタンを押すとR,G,Bそれぞれのモノクロファイルを作成します。パソコンの処理能力、画素数にもよりますが、1枚のファイルを処理するのに十数秒かかります。

コンポジットする場合はこの時点で行います。R画像はR画像だけで全てコンポジット、G画像はG画像でコンポジット、B画像はG画像でコンポジットして、3枚のR,G,Bファイルが出来上がります。

コンポジットなしの一枚画像でRやBの星を見るとかなり歪な形になっている事がわかります。これはRBでは1/4しか情報が無いためだと思います。Gは既に2枚コンポジットされた状態なので、かなり綺麗な星像です。

この画像を使ってRGB合成を行います。 
普通の写真でRGB合成してみるとカメラメーカーの組み込み演算ソフト(CanonならDigic5とか)が、どれほど強力かを痛感します。 上の画像中央のパッとしないカラー画像がRGB合成直後の画像です。これをステライメージを使って出来るだけカメラのJpeg出力(左端画像)に近づけるように努力したのが下中央です。

これまで天体写真を一眼デジカメで撮影している方は、まずは普通の風景写真などでRGB合成後の画像処理を練習する必要があると思います。モノクロCCDでRGB合成になれている方は、とりあえずモノクロCCDと同じに考えてよいと思います。

やってみると分かりますが、逆光やアンダーの写真では驚くほど色がのりません。でもがんばればある程度カラー写真らしくなるので、試行錯誤してみるとよいと思います。その感覚が天体写真の処理でも生かせます。
   
では、
天体写真を例にカラー合成の部分を見ていきましょう。

一番難しいのはカラーバランスの調整でしょう。もちろん3枚を何も考えずステライメージなどでRGB合成すれば色の着いた画像は手に入りますし、その画像でもレベル補正で無理やりRGBのレンジを合わせればある程度カラー画像らしく見えます。しかしRGB合成時に出来る限りバランスを整えて置いた方が、すっきりする事は間違いありません。

カラーCCDやCMOSのR,G,B素子の感度は基本的にGが高いようです。機種や製品で特徴はありますが、これといった一貫性は無いような気がします。私が使っているEOS40Dでは、概ねR: G; B=1.2: 1.5: 1.0程度でしょうか。また、撮影した対象によっても変わってくるような気がしますから、これで完璧という数字は出せないような気がします。
 
ステライメージで3枚のRGBファイルを開きます。それぞれをレベル補正のヒストグラムでみると14bit(=16383)になっています。カラーバランスを調整する方法はいくつかありますが、ステライメージなら画像->演算->乗算かレベル補正を使うのが一般的でしょうか。乗算は一回演算してしまうと数値を変更するとき、「元に戻す」か再度読み込みになってしまうので、レベル補正でレンジの切り直しで調整するほうが私は好きですね。

G画像の比率を下げるにはGのレベル補正でレンジを広げます。逆に比率を上げるにはレンジを狭めればよいのです。演算ならば、1より大きな数をかければ比率は上がり、1より小さな数をかければ下がります。たとえば初期状態、G, Bともに16383のレンジ幅があったとして、Gのレンジ幅を32765にすればGの比率は半分に、Bを8191にすれば2倍になり、両方行うとGとBの比率は4倍変化することになります。

たとえば左のようにGのレンジを20000,Bのレンジを10000にしてみます。これでGをBに対して半分の強さにする事が出来ます。 
 
RGB合成時の位置合わせは、同時に撮影しているのだからモノクロCCDと違って必要ないのでは、と感じるかもしれませんが、ベイヤー分解時のズレや別々にコンポジットしている事を考えると位置補正は必要だと思います。

ステライメージは該当ファイルを自動では選んでくれないので、すべて手動でRにはR、GにはG、BにはBに当てはまるファイルを選択し実行します。 
 
合成が終わるとカラー画像が現れます。レベル補正を開いてみると、Gの半分のレンジ幅に設定したBが強すぎる事が分かります。このとき、ヒストグラムの幅が極端に異なる場合は、RGB分解補完ソフトでの処理にエラーがあります。

ここでGのレンジ幅を狭めても良いのですが、私はやり直した方が良いような気がします。

そこでこれを破棄して、もう1度
 
 今度はGは20000のまま動かさず、Bのレンジ幅を16000まで広げてみます。この調整過程が乗算を使うより楽なんですよ。

 
 RGB合成後、レンジ補正を開いてみると、多少のズレはありますが、先ほどよりは綺麗に重なっています。拡大してみるとずれはあるのですが、このまま進みます。ここでしつこく調整すればそれなりの結果を得ることが出来ますが、あまり深刻に追い込むことも無いでしょう。そこそこで切り上げてよいと思います。
 
 デジタル現像でレンジ幅を狭めます。私の感覚では、この処理をした画像だと通常のベイヤーRGB変換より切り詰めても星の色は飛びませんし、色彩強調をSにしても偽色は出にくいです。

ちなみにモノクロCCDで撮像した画像は、デジタル現像で完成に近い状態までレンジを切り詰めても、星の色は残りますしそれほど肥大化もしません。モノクロCCDを使っている方が、一眼デジカメを好んで使わない理由が分かったような気がします。
 
この状態でR,G,Bのバランスを調整します。
必要があれば周辺減光の微調整や、カブリ補正もやっておくべきだと思います。
 
 
カラーCCDの場合、強拡大してみると背景に色ムラがありますが、RGB分解補完法だと背景は比較的綺麗になります。Lab色彩調整でGを弱め、Yを強調、赤の散光星雲の場合はRを強調、青の散光星雲の場合はBを強調します。 これも偽色を気にせずかなり強引に色彩強調出来るので、DNG変換してRAP2で補正、フォトショップ現像の画像にひけをとりません。

星が丸くないのはなぜでしょう?今回はその辺を気にせずに・・・(ちょっと深刻な問題もあるのですが)
 
ステライメージだけでここまでレンジを切り詰められます。通常のベイヤーRGB変換画像では、星マスクを使って保護しないと恒星の色が飛んでしうか、偽色が強調されてカラフルになってしまうかどちらかでしょう。

作った本人が言うのもなんですが、カラーデータをわざわざモノクロ化してRGB合成をするのは手間です。またRGB合成後の画像処理で、ベイヤーRGB変換に匹敵する色調を得るには試行錯誤が必要です。「それでもこだわる何かがある」ような気がするのは私だけなのか、是非試して頂きたいと思います。
   
  RGB分解・補間を行う場合のフラット補正について

一眼デジカメやカラーCCDのフラット補正はRAP2などでやるような、R,G,Bそれぞれのヒストグラムピークに合わせたフラットファイルを用意する煩雑な作業が必要です。これはベイヤー配列時にフラット補正を行う最大の問題点だと思うのですが、ベイヤーRGB変換後にフラット補正を行うより精度が良いと考えられています。

RGB分解・補間でRGBを3つのモノクロ画像に分ける場合は、モノクロCCDで行うフラット補正と同様に考えることが出来ると思われます。ピークや平均値を気にせずELパネル等で適当な明るさに撮影したフラット画像をコンポジットしてダーク減算後、RGB分解・補間して3枚のフラット画像を作成します。これを用いてR,G,B分解・補間したモノクロライトフレーム画像それぞれでフラット補正を行った後に、コンポジットしてRGB合成すれば良いのでベイヤー配列の時点でフラット補正を行うより格段に楽になるでしょう。

撮影ノート2012.1.17を参考