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[SonotaCo]

UFOCaptureV2は、様々な目的でPALや望遠レンズなど色々な機器を使用した観測システムでも最適な設定ができることを目標の一つとしています。そのために設定が増え、戸惑うことも多くなってしまったかと思っています。ここでは、各種システムで最適な設定をするためにV2で実装された機能の設計思想などをご紹介しておきたいと思います。

ちなみに、夜用設定ファイル *N.ufi は最もユーザの多い水平視野60度程度で流星やスプライトを観測する場合に最適化した値のつもりです。WAT-100N+6mmを使っておられる方は殆ど設定を変更する必要はないと思います。

新たに増えた監視パラメータとしては以下があります。
MinDL
EXsize
SMspeed
DOlevel
Slow Obj Mask Pixel/s
SOsize

--Exsize--...
Exsizeは小さく、短いノイズなどは無視したいが短時間であってもある程度の面積はあるスプライトはキャプチャしたいという目的のために設定するものです。
Exsizeは画素数、つまり面積を指定するものなので、本来ならレンズの画面角度に合わせて、例えば 6mmで80なら 3.8mmで32, 12mmで160 などのように設定しても良いのですが、宇宙線ノイズはCCD面で発生し、実はレンズは無関係なので、無視したい宇宙線ノイズの最大面積にあわせればよく、普通の方で80程度、小さい短時間現象に興味のある方で20程度でよいと思います。
もちろん、Min(frm)=0 で Exsize=0 に設定すれば、すべての短時間現象が観測対象になり、ノイズのコレクションをすることができます。

--MinDL--
V2では監視領域が精密に設定できるようになったことなど幾つかの理由で、バックグラウンドのノイズレベルが極端に下がることが発生するようになりました。この場合、Detect Size=2 などの超高感度な検出が可能なのですが、その場合、システムが過敏になって、思わぬ連続キャプチャや多量のキャプチャが発生することがあり、これを防くために、Detect Levelの絶対的な下限を指定できるようにしたものです。元々ノイズトラッキングは非線形にやらないとうまくいかないわけですが、従来のDelta = V2のMin L-N だけでは不十分なので追加しました。最近、私の北向き6mmは Detect Size=2、DLratio=105, MinDL=10,MinL-N=3という設定でやっており、従来より高感度でありながら、大きな不都合なく動いています。

--SMspeed--
これはシンチレーションマスクの追従速度です。これは大変デリケートなので、また別途機会をみて説明します。通常は2(V1互換)で使って下さい。超望遠レンズで恒星の移動速度が速く、マスクが不十分になる場合のみ 少し大きくしてみてください。

--DOlevel--
暗い対象の排除機能は V1のBright Only を若干改良して Dark Object Maskとしました。DOlevelは各画素の長時間平均明度に対してどの位明るいものまで排除するかという閾値で、0に設定するとV1とほぼ互換になります。注意点としては Detect Lev以上に設定すると明るいものに対する検出漏れも発生するということです。Detect Levelの下限は MinDLで設定できるので、通常はそれ以下に設定してください。
暗い対象の判定はやってみると意外と難しいです。UFOCaptureは各画素の長時間平均明度を保持しているので、それを基準としたロジックを組んでいますが、問題は鳥などの大きい対象や、動きが緩慢な飛行などで長時間平均明度に変化が出てしまうことです。このためV2では1秒前の画素の明るさの絶対値というものも判断材料に加え、V1よりは精度が上がりました。しかし、背景が極端に明るい場合にはその明度変化の絶対値が極めて大きくなることがあり、なかなか難しいです。現状のミクロなアルゴリズムに替えて大局的なアルゴリズムも幾つか検討しているのですが、流星もプログラムにとっては明るい対象の後ろを暗い対象が追っかけてきているように見えるわけで、これをまともに判定できる程に負荷を増やしてよいなら、対象の移動直線性をリアルタイムに判断できてしまいそうで、その方がよさそうな気もします。とりあえず現状では、明るい対象を間違って排除する可能性のある方法は避けるというのは基本方針ですが、その上で暗い対象の認識率を上げることは負荷をどこまで増やしてよいかというトレードオフかと思っています。面白そうな課題なので、将来またトライできたらと思っています。

..... 書いていて、リアルタイム直線性判定がとても魅力的に思えてきてしまいました。
最近ライブ中継は虫ばかりだし...... DarkObjectMaskもいらなくなるなら.....V2では負荷が少し軽くなっているし....
SlowObjectMaskで対象のトラッキングにも手を出していることだし......
動機も可能性も十分ですね....。あ、ま、独り言です。忘れてください。


--Slow Obj Mask Pixel/s と SOsize--
Pixel/s は 対象の移動速度です。Slow Obj Maskがオンの場合、指定値以下の速度で3秒以上継続する対象はその周囲SOsizeの正方形を含めて検出対象外とします。
これはある程度遠くの飛行機などのフラッシュを伴う人工飛行物体を排除するための機能です。
Pixel/sは画面上での毎秒の移動画素数なので、レンズの画角によって調整する必要があります。大きくすれば、より高速の物体までマスクできますが、低速長経路流星などをマスクしてしまう可能性が発生します。また対象が近い場合には移動速度が極めて速くなるので、これをマスクすることはできません。
考え方としては、まず、3秒以上続く長経路流星の速度最低値をレンズの画角に合わせて経験的に決める必要があります。デフォルトの16という値は画面の端から端までの640画素を40秒以上かかって移動する速度に相当します。一応6mmレンズでの使用を前提として決めました、3.8mmレンズの場合には10, 12mmレンズの場合には32、25mmレンズの場合では60程度が推奨値となります。もちろん、心配な方はこの半分程度(6mmレンズで8程度)に設定すると良いと思います。飛行機は増えると思いますが、より安心できると思います。

SOsizeのデヘォルト値はおおよその飛行機のフラッシュをカバーする大きさとして決めましたが、条件によって最適値は相当異なると思っています。これは飛行機が現れた場合にしか関係しないので、若干大きく設定しても問題は小さいかと思います。もちろん十分に飛行機が排除できるなら小さい方がよいです。極めて近くをヘリコプターなどが通過した場合には排除不可能なので、あまり気にせず実用的な範囲でお使い下さい。

[前田]

私は背景より暗い対象の排除がうまく行けば、昼間の流星観測に
とても有効だと思い期待しています。
晴れた空に、それより明るい対象は流星の他は、飛行機ぐらいですが、
暗い対象は虫や鳥やいろいろあるので、それらが排除できれば
検出が楽になると思っています。

リアルタイム直線性を利用した流星の検出は横浜の鈴木さんの自動観測
システムには取り入れられているときいています。彼のシステムは、
流星専用なので、流星の動体移動予測まで行っていると聞いています。
リアルタイム直線性余裕があれば、是非トライしてみてください。

[SonotaCo]

試みに、日中、空にカメラを向け、映像信号を2分配して2台で同時キャプチャする実験をしてみました。1台はDarkObjectMaskがONでもう一台はOFFです。
結果は、OFFのマシンは1時間に60クリップほど鳥や昆虫をキャプチャするのに対し、ONのマシンは1つのキャプチャも発生しせまんでした。
日中の方が背景が明るく、鳥や昆虫との明度差が大きいので、Dark Object Maskがより正確に動作するようです。薄明かり時は90%程度かと思っていましたが、日中ならほぼ確実に(98%以上?)排除できそうです。
日中にDarkObjectMaskを使うのは今まで考えてもみませんでしたが、昼間流星の自動キャプチャも夢ではなさそうで、トライする価値があるように思いました。

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日中、Dark Object Mask ONで 撮れた珍しいものを以下に掲載しました。お楽しみ下さい。
http://sonotaco.jp/forum/viewtopic.php?t=516