BXTで星が飽和したと思いきや・・・

先日、深城ダムで撮影したクリスマス星雲を処理していたときのこと。輝星が飽和していることに気がつきました。調べてみるとBXT (BlurXTerminator)を実行したときに飽和しています。

この現象はAI Version 4のみで発生し、Version 2では起きていませんでした。またCorrect Onlyでも発生しました。

　「どうして・・・？」

悩んでいると、星沼会仲間のだいこもん曰く

　「BXTをかける前から、星は飽和していませんか？」

BXTをかける前は、上記の画像のようにR, G, Bチャネルのピクセルの値は全て1以下の値だし、そんなことはないはず・・・と思いつつ、測定をしてみました。使ったツールは、pixinsightのScriptメニューのUtilitiesの中にある2DPlotです。グラフが綺麗ではなかったので、データ出力してExcelでグラフ化しています。

あららら・・・。見事に飽和しています。値こそ1に張り付いていませんが、ピークが切り取られています。さすがの星沼会の理論家だいこもんです。

飽和しているのに値が1未満なわけ

どうして、飽和しているのに値が1未満だったのでしょう。これは、おそらく前処理に理由があります。撮影した時点では、Subframeに写った輝星は値が1となり飽和しています。

輝星が飽和した複数のSubframeをImage Integrationプロセスでスタックするときに、Image Normalizationという処理が走ります。Image NormalizationはSubframe間で輝度を一致させる処理です。このときにBackgroundの輝度を合わせるために、ピクセルの値を差し引く処理が走った結果、ピークが1より小さくなったのかと思います。上記のImage Normalizationのリンクにわかりやすい画像がありますのでご覧ください。

開発者のRussellさんに聞いてみた

だいこもんによる飽和の指摘と並行して、BXTの開発者のRussellさんにも問い合わせをしてみました。この記事の最初の画像を送り「BXTをかけると輝星が飽和してしまった」と聞いてみました。すると、驚くことに数十分で連絡がありました。

This is by design. AI4 was trained to complete the PSF of clipped stars.
「これは設計通りの動きです。AI4は、クリップされた星のPSFを補正するようトレーニングされています。」
Russellさんからの連絡

clipped starとはピークが切り取られた星のことを指しています。つまりRussellさんの回答も「最初から飽和された星を補正した」ということでした。BXTによる修正内容を2Dplotを使ってグラフにしてみました。

適切に補正されているように見えます。その後、わからないことがあったので、何度かRussellさんとやりとりしました。主な内容は下記のとおりです。

RGBそれぞれのチャネルで、飽和したデータにたいして補正処理をかけている。
またそれに加えて、AI Version 4は、シーイングがRGBのうち一つのチャネルで著しく悪いときに、チャンネル間のFWHMやPSFの裾野の傾きなどの不一致を補正する。
縦軸を対数にしたら、よりわかりやすいはず。

さっそく対数をとってみました。

Beforeの特徴を残しながら適切に修正されているのが、よくわかります。

Russellさんの文章を読んでいると「収差のここをトレーニングした」「シーイングによる色のシフトをトレーニングした」という記載が多くみうけられます。ブラックボックス的に機械学習をかけているのではなく、天体写真への理解をもとに、個別の課題について子供を学習させるようにBXTを育てていることがうかがえます。ますますBXTへの信頼感が高まる私でした！