「写真から星の座標を得る」アプリ

さらに進んで写真がどの恒星（星座）を写したものか知りたい場合はこんなアプリがあります。

　　「「写真から撮影方向を分析する」アプリ」

まだ検証不十分ですが“全自動”のこんなのもあります。

　　「Astrometry.netでオリオン座を遊ぶ」

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ちょっと前になりますが

　　「写真から未知の天体の赤経・赤緯を求める (1)」
　　「写真から未知の天体の赤経・赤緯を求める (2)」

の二つの記事を書きました。記事はタイトルとおり写真に未知の天体が写っていたときその視位置を求めるためにはどうしたらいいかという内容なんですが、現実に未知の天体が写ってるなんてことはめったになさそうです。でもこの方法はいろいろと応用がききます。
例えばこういうことにも使えそうです。

　　「星空のおぼえ方-ソラのソムリエから自由をめざす - ウチから見える一番近い夜空の恒星！初GET☆彡」
　　「星空のおぼえ方-ソラのソムリエから自由をめざす - 試しにもう一度バーナード星を見たけれど…」

この“バーナード星の固有運動を検出するプロジェクト”には私も参加させていただく予定です (^^)

このような話はこれからおいおい記事にして行くつもりですが上の記事に書いた方法には問題点が二つありました。

1. 上の記事では天体（恒星）の視位置は暦象年表で調べましたが、恒星の視位置は時間とともにいろいろな理由で変化していくわけで写真を一枚チェックするたびに暦象年表を参照するというのでは面倒くさくてやってられません。

ちょっと補足しておきます。
恒星の相対な位置関係を問題にしているわけだからわざわざ視位置で考えなくても星表位置（に固有運動を加味したもの）でいいのではないのかと思われる方もいらっしゃると思います。恒星の位置計算が座標の回転だけからなっているのなら確かにそうなのですが位置計算には座標の回転ではないものが固有運動以外に少なくとも三つあります（年周視差、年周光行差、大気差）
だから相対位置だけが問題であっても厳密には視位置（＋大気差）を計算しなければなりません。
あくまでも“厳密には”なんですが、視位置を計算しておけば位置の計算結果が正しいかどうか暦象年表で確かめられるという現実的な“御利益”もあります (^^;;
現実問題としては年周視差は視位置に対する影響は小さいのですが相対位置に対してはある程度の影響があり、一方年周光行差は視位置に対する影響は大きいものの相対位置に対する影響は小さくなります。

2. 画像/写真から天体の位置を読み取るのがタイヘンです。GIMPとかそういう画像処理アプリで一個一個座標を読み取っていくのですが10個も読み取るともううんざりします。

ところが最近この二つとも解決しました。1.の方は星表データから直接視位置を計算するようにしました。日時経度を設定しておけば星表番号を入力するかドロップダウンリストから恒星を選択すれば度で小数点以下5桁（くらい）まで視位置が計算できるようなExcelのシートを用意しました。

そして2.の方は「写真から星の座標を得る」アプリを作られた方がいらっしゃいます。

　　「ほよほよのブログ - 画像処理の最初の一歩」
　　「ほよほよのブログ - 写真から星の座標を得るために　－画像処理その２」
　　「ほよほよ - 写真から星の座標を得るために　－画像処理その３」
　　「ほよほよのブログ - 写真から星の座標を得る　－　プログラム公開」
　　「ほよほよのブログ - 写真から星の座標を得る　－　ここまでのまとめ」

　　（以下JPEG版について）
　　「ほよほよのブログ - JPEGファイルの読み書きそろばん 」
　　「ほよほよのブログ - JPEGファイルは正しく表示されているのか 」
　　「ほよほよのブログ - 写真から星の座標を得る－プログラム再公開 」
　　　　　機能的にはこの記事にあるものとだいたい同じですが、JPEGファイルの読み込みができます。

ほよほよさんは以前「写真から撮影方向を分析する」、つまり写真だけから写真に写っている恒星が何か判別しようという画期的でユニークなアプリを作られた方です（このアプリもとても興味深いものなので記事の末尾にリンクを貼っておきました）

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前置きが長くなりましたが、そこで今回こんなことをやってみました。

A. ほよほよさんのアプリで恒星の画像上の位置を読み取る。
B. 画像上の位置と恒星の視位置をもとに撮影の条件を決定する
C. 撮影の条件をもとに恒星の画像上の位置を算出する。
D. ほよほよさんのアプリで読み取った画像上の位置と計算で求めた位置を比較する。

ベガのあたりを180mmの望遠レンズで撮った画像をサンプルに使いました。180mmと言っても使っているカメラがPENTAX Q7なので画角で言うと35mm版の840mmくらいあります。

そして計算に使ったExcelファイルはこれです。どういうわけかファイルサイズがやたらと大きいのでGoogle Driveになってます。
　　「Excel_SRV_Vega.xls」

　　　　※ アップロードしてから気づいたのですが、「未知の天体の...」の部分は作りかけでした (^^;;

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さらにいろいろ問題が見つかったのでいったん公開を中止します。
つまりこの記事に使った画像も差し替える必要があるのです本質的(?)なところはそう違わないようなので画像はひとまずそのままにしておきます。

なお特に問題だったのはC27,C28のセルです。数値が設定されていますが正しくは
　　c27:　=C25/2-0.5
　　c28:　=C26/2-0.5
です。
全体的に見なおしたものを後日公開させていただきます。

（2014.07.17 09:40）
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今回使う画像はSVGかSVGを画像にかぶせたものです。このSVG（の一部）もExcelで作っています。


まずD.からです。画像にはC.によって算出した恒星の“あるべき座標”（？）を黒い点で、A.の観測結果（読取り結果）を赤い点で示したあります。
右上のHIP91262がベガ、左下のペア(?)がこと座のε星です。



この画像を見て、何だぜんぜんあってないじゃないか、と思われる方もいらっしゃると思いますがそれは誤解です。
黒い点は本来の座標にプロットしてあるのですが、赤い点は黒い点からの距離を約70倍にしてプロットしてあります。つまりほとんどの恒星は目でみても差がわからないくらいの違いしかありませんでした。

実際の画像にマークしてみました。黄色いクロスがC.で算出した座標、青緑のクロスが観測位置（読取り位置）です。



これもせっかくですからもとの画像をGoogleDriveからダウンロードできるようにしました。
　　「IMGP0813-4000.JPG」

これじゃ差があるのかないのかさっぱりわからないのでベガのところを等倍にしてみます。



予想される位置より読取り位置がほんの少しだけ上側にあります。
これだけ大きな星像しかもいびつになっている星像でもきちんと読み取れるのが驚きです。

補足

これについては読取りに影響しているのは星像の大きさでも歪みでもなく星像の飽和している領域が広いからではないかと言う指摘がほよほよさんからありました。確かにのっぺらぼうな星像ではどこが中心だか判別しにくいのでしょう。こういう天体の位置を正確に調べようという目的のときどういう写真の撮り方をすればいいのかということではとても参考になります。

左下のこと座ε星はこうなっています。



黄色いクロスが見えませんが、もちろん青緑色のクロスの下にあるわけです。
（よおく見ると左側は気持ち上にずれているのがわかります）

最初読取り精度はどんなものだろうという気持ちで始めたのですが、たいへん失礼なことを考えていたと反省しています。読取り精度がどうのこうの言う前に精度のいい読取りに耐えうる画像を用意すべきでした。

ほよほよさんのアプリの精度を評価できるだけの良好な画像はそう簡単に撮れそうにありません。


ところでこれらは大気差も歪曲収差も補正した後のものです。大気差を補正する前の状態を見てみます。




画像の上端では大気差なしで計算したときよりちょっと下、画像の下端では逆に上に星像があるようにも見えます。
大気差は高度が低くなるほど強く作用しますので、（この写真はカメラをほぼ水平にして写していることを前提に）なんとなく大気差の影響をとらえられているように見えなくもありません。
これだけのデータでそれを判断するのはムリがありますが....

なお大気差は恒星の選び方によっては一見レンズの焦点距離が短くなったような結果になります。こういうことの判断は多角的な面から検討しないと正しい結論に到達するのはなかなかむずかしいです。


参考
　　「ほよほよのブログ - ヒッパルコス星表を取り込む」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－見えてきた問題点」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－その２」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－その３」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－その４」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－βテスト公開」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－βテスト公開（その２）」
　　「ほよほよのブログ - 写真の座標から赤経・赤緯を求める　－ プログラム再公開 －」
　　「ほよほよのブログ - Tetra用2015.0年版離角テーブル完成 」  （現時点の最新版？）
　　「ほよほよのブログ - 低空（高度２３度）の写真にてこずる」
　　「ほよほよのブログ - プログラムをパイプでつなぐ」
　　「ほよほよのブログ - 初期設定ファイルのコメント行 」

　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－新たな試み」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－新たな試み２」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－新たな試み３」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－新たな試み４」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－検索高速化」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－さらに高速化」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－新たな試み５　ほぼ完成」
　　「ほよほよのブログ - 写真から撮影方向を分析する－新たな試み6 リリース」

　　※ 抜けがあるかもしれません。見つけたら追加しておきます。

　　「NaviNaviのブログ - ラベリングによる星の捕捉検出、自動ロック、自動ガイド機能の可否」
　　「NaviNaviのブログ - LabelingのJavaソース発見、VBに移植しました。」
　　「NaviNaviのブログ - 遠征No3－Oh!MyGuider君のテスト 」　（自動追尾）
　　「NaviNaviのブログ - 写真画像から彗星等の位置を読み取る」
　　「NaviNaviのブログ - 星画像の重心位置」
　　「NaviNaviのブログ - 星画像の重心位置」
　　「NaviNaviのブログ - Labelingでの星の捕捉」
　　「NaviNaviのブログ - 星の捕捉」

関連

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　　「「Excelによる天文計算」記事目次とリンク集」