fullseye

cosmic_ray_reject_stack — ASTROSTACK cosmic op

• データ種: images → images
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.cosmic_ray_reject_stack(frames, kappa=5.0, min_frames=3, read_sigma=None, gain=1.0) (実装を直接呼ぶなら import astrostack; astrostack.cosmic_ray_reject_stack(frames, kappa=5.0, min_frames=3, read_sigma=None, gain=1.0)、台帳から引くなら opsastrostack.get("cosmic_ray_reject_stack"))
• 台帳経由の戻り値: fullseye.ledger.cosmic_ray_reject_stack(...) は宣言 out 型 images の値だけを返す(本体は補助情報も返す)。捨てられた側が要るときは fullseye.ledger.cosmic_ray_reject_stack.raw(...)、または astrostack.cosmic_ray_reject_stack を直接呼ぶ。
  • 本体の返り: (cleaned, masks) -> images

使い方

フレーム間比較による宇宙線除去 —— 同じ場所に二度は当たらない。

宇宙線が単一フレームの検出で難しいのは「星も尖っている」からだが、 位置合わせ済みのフレームが何枚もあれば話は簡単になる: 星は毎回同じ画素 に居て、宇宙線は一度しか来ない。そこで画素ごとにフレーム方向の中央値と MAD を取り、value > median + kappa * sigma のフレームだけを落として 中央値で埋める(下側は落とさない —— 宇宙線は必ず足す方向の外れ値で、 下側を落とすと欠損画素まで消してしまう)。

min_frames 枚未満では中央値も MAD も意味を成さないので拒否する (3 枚が最低限: 2 枚だとどちらが外れ値か決まらない)。フレームは位置合わせ 済みであること —— ずれたまま渡すと星が「一度しか来ない」ことになり、 星の方が消える。

枚数が少ないと MAD 自体が当てにならない、という実測。 8 枚の背景で MAD 推定は真の σ 9.22 に対し 7.89(-14.5 %)、しかも画素ごとに大きく散る ので、kappa=5 のつもりが実質 4.3 になり、偽陽性が真陽性の 2.4 倍 (546 対 227 画素)出た。しかも偽陽性は星の上ではなく背景に居た (偽陽性画素の真値の中央値が 60 = sky そのもの)ので、「星が尖っているから」 では説明がつかない —— 少数標本の MAD が画素ごとに大きく散ることが原因。 対策は 2 つ重ねてある:

1. :func:_mad_correction(Croux & Rousseeuw 1992)の小標本補正を掛ける。
2. read_sigma を渡すと、このモジュールが持つ唯一のノイズモデル sigma = sqrt(median/gain + read_sigma^2) を尺度の床にする。 これは :func:synth_starfield が使っているのと同じ 「Poisson(信号) + Gauss(読み出し)」で、二つ目の理論ではない。 床を入れると、標本のゆらぎで MAD がたまたま小さく出た画素が 宇宙線に化けることが無くなる。

効き方の実測(128x128 / 25 星 / 1 枚あたり 10 宇宙線 / 8 枚、真の宇宙線 227 画素、kappa=5)::

read_sigma=None  ->  594 画素検出、偽陽性 367、適合率 0.382
read_sigma=5.0   ->  228 画素検出、偽陽性   1、適合率 0.996

再現率はどちらも 1.000(1 画素も取りこぼさない)。床は宇宙線を 見逃す方向には効かない —— 宇宙線は雑音の何十倍もあるので、床が数 e- 上がっても越えてくる。

Returns (cleaned, masks):

• cleaned —— 長さ N の list、各 (H, W) float64(images 語彙)。
• masks —— (N, H, W) bool、True = 宇宙線と判定した画素。

Raises ValueError: frames が list / tuple でない / 枚数が min_frames 未満 / 形が揃っていない / kappa が非正 / gain が非正 / read_sigma が負の場合。

参考(サンプルデータ・文献)

• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• astro_stacking — py -3.11 examples/astro_stacking.py

型が繋がる次の op(images を入力に取れる)

lucky_select · sigma_clip_stack · drizzle_resample · align_frames

同カテゴリ(cosmic)

cosmic_ray_reject

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Provenance: astrostack.py — ASTROSTACK operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。

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