DBE 背景除去：黒いリング、グロー、光のグラデーション、そしてサンプルポイント

DBE（DynamicBackgroundExtraction）は、PixInsight のリニア段階における重要なツールで、背景の光のグラデーションと色のグラデーションを推定して取り除くために使います。ですが、これは単に「背景を平らにする」というほど単純なものではありません——黒いリングやグローから、サンプルポイントの配置まで、どれもじっくり突き詰める必要のある技です。この記事では、DBE のいくつかの使い方と、よくある落とし穴を整理してみます。

DBE はいったい何をしているのか

DBE の核心は、光のグラデーションが不均一な画像に対して背景モデルを作り出し、それを減算あるいは除算によって取り除くことにあります。これは天体写真のリニア段階における重要な一歩です。

面白いことに、この背景モデルを通じて、撮影時の状況を逆に推し量ることもできます——たとえばミラー周辺の減光や、グロー除去をやりすぎたことによって生じた黒い影などです。背景モデルの形は元画像とほぼ一致していることが多く、ダウンロードして見比べながら観察してみる価値があります。

特に強調しておきたいのは、減算であっても、元画像から背景モデルをそのまま引けばよい、というわけではないという点です。この処理には少なくとも空間周波数に関わるアルゴリズムが関与しており、その目的は、残したい天体の信号（たとえば星の色の変化など）にできるだけ影響を与えないようにすることにあります。処理の前後を比べるときは、両方の画像に同じ STF 設定を使うことを忘れないでください。そうしてはじめて公正に差を見て取ることができます。

黒いリング：銀河を撮るときによくある悩み

少なからぬ同好の方々の銀河写真には黒いリングの問題があり、DBE はまさにそれを解決できます。

たいてい銀河を撮るとき、私は輝度チャンネルに対して少なくとも 2 回は DBE をかけます——まず黒いリングを処理し、次に光のグラデーションの不均一を処理します。一方でカラーチャンネルに対しては、たいてい色のグラデーションの不均一だけを処理します（つまり 2 番目のステップだけ）が、サンプルポイントは輝度チャンネルとは異なることがあります。

黒いリングを処理する具体的なやり方はこうです。円や好みの形を描いたら Fixed にチェックを入れ、そのリングに対して明るさを手動で調整します。モノクロ画像では R/K 欄だけが効きます。たいていはごく小さな数値で微調整し、何度か試して、黒いリングや明るいリングを平らにすればよいのです。

一つ前提として注意しておきたいのは、画像はまず（ダーク減算、フラット除算、フラットダーク処理による）キャリブレーションを済ませてから DBE をかける必要がある、ということです。もし最初から黒いリングや明るいリングがひどい場合は、まずキャリブレーションフレームに問題がないかを確認してください——キャリブレーションフレームがやるべき仕事を DBE に肩代わりさせてはいけません。

細かなスケールの構造やグローを取り除く

DBE は、画面内の小さなスケールの構造を取り除くのにも使えます。たとえば、一部のカメラ（QHY 183M など）では完全にはキャリブレーションで除去しきれないグローなどです。

これは骨の折れる作業で、ひたすら大量のサンプルポイントを地道に置いていくしかなく、非常に時間がかかります。ですが仕上がりはなかなか良く、残ったグローもほぼ平らにできます。背景モデルと、グローが残った元画像とを見比べれば、この工程が何を取り除いたのかがはっきり分かります。

サンプルポイント：DBE の成否を分ける鍵

DBE の出来の良し悪しは、サンプルポイントが正しく置けているかどうかに大きく左右されます。

デフォルト値を過信しないでください。 ふだんは問題ありませんが、ひとたびコントラストの高い明るさのグラデーションに出くわすと、デフォルト値はしくじります。

1. 手動で置いた場合、いくつかの例のように、青い部分がすべて計算から除外されてしまう（つまり置いた意味がない）ことがあります。
2. 自動で置いた場合はもっと悲惨で——サンプルポイントがほとんどニュートラルグレー付近に集中してしまい、背景を正しく推定することが到底できません。

上記の状況では、実はサンプルボックスのサイズを変えただけで、他のパラメータはすべてデフォルトのままでした。だからこそ、あの言葉がしっくりくるのです——Default is an illusion（デフォルト値は幻想である）。

サンプルポイントを暗黒星雲の上に置いてもよいのでしょうか？ 私は一つ実測をしてみました。ある画像では、空の背景の明るさが約 0.007、暗黒星雲の明るさも 0.007 前後で、それ以外の場所は 0.008 より大きい、という状況でした。このような状況で、DBE が暗黒星雲をサンプルポイントとして選んでも、私が思うにさほど大きな影響はありません。千の言葉を尽くすより、写真自身に語らせるほうが確かです。

実際のケース：画像が平らでないときはどうするか

かつてある同好の方から、こんな問い合わせがありました——自分の画像が少し平らでないのだが、どう解決すればよいか、と。元画像はわずかに周辺減光があり、DBE をかけたら平らになりました。光のグラデーションモデルが示していたのも、上のほうの角がやや暗い程度の周辺減光だけでした。実のところ、この画像は非常に品質の良いものでした。

ここから一つの注意が導かれます。もし画像が処理後にかえって平らでなくなったのなら、ひたすら DBE を強めるのではなく、マスクをうまく使い、処理手順のほうを改善してください。もう一点補足すると——オーバーサンプリングされたデータに drizzle は必要ありません。必要なのはデコンボリューション（deconvolve）です。

まとめ

DBE は表向きは「背景を取り除く」ものですが、実際にはサンプルポイントの見極めという技です。銀河の黒いリングやカメラのグローから、コントラストの高いグラデーションまで、どの状況にもそれぞれに対応したサンプリング戦略があり、デフォルト値がベストな答えであることはほとんどありません。サンプルポイントを正しい場所に置いてこそ、DBE はクリーンで、しかも天体の信号を傷つけない背景をあなたに返してくれるのです。