教育普及用 FITS 画像解析ソフト：
教育用すばる画像解析ソフト“マカリィ”（Makali`i）の紹介
古荘 玲子（早稲田大学教育学部）＆PAOFITS ワーキンググループ
・ パソコン（Windows）上で動作すること
・ 基本的な画像同士の演算、測光、位置測定、PAOFITS ワーキンググループ（以下、PAOFITS
分光データのグラフ描画や波長同定などのと略す）は、すばる望遠鏡やハッブル宇宙望遠解析ができること鏡など、研究観測で得られた FITS データを学校・ 無償（安価）であること教育に活用するという目的で活動してきた。 である。
FITS データからは天体の明るさや位置情報とまた、授業という限られた時間枠の中で使わいった物理量の測定が可能である。画像をただ れることを考慮して、見て楽しむだけではなく、データ解析を通した・ 作業履歴を残せる（FITS 規格の範囲内で）科学体験は教育に効果的という考えからである という工夫が望まれた。そこで、作業履歴を（詳細は洞口氏の章を参照されたい）。
Ascii Table Extension (ATE) として残すことにししかしながら、我々の考える実習に適した た（FITS データ規格についての詳細は、金光氏
FITS 解析ソフトが存在していなかった。の章、もしくは『FITS の手引き 第 4.1 版』（天表１は、主な FITS 解析ソフトもしくは FITS 文情報処理研究会 編、国立天文台天文学データビューアの機能・特徴である。機能的にもっと 解析計算センター 発行）を参照のこと）。
も充実しているのは、IRAF のような研究者向さらに、けの解析ソフトであるが、これらは動作 OS が・ FITS データを正しく扱う（表示・保存）こUNIX である、操作がコマンドラインからの入とができる力である、など、使用者に一定のスキルを要求 ことも重要である。これは当たり前のことのよする。
それ以外のソフトについては、有償であっ うだが、FITS を扱うことができるソフトであったり、機能が足りなかったりなど、何らかの不 ても、規約に忠実に作られてはいないソフトは都合な点があった。
意外と多い。特に、単純な 2 次元画像データでそこで、教材開発と同時に FITS 解析ソフトの はないデータや、Extension （Ascii/Binary Table開発が必要とされていた。マカリィは、このよ Extension など）のついたデータなどを正しく開うな中で PAOFITS が制作支援をし、国立天文台 けるということは、データアーカイブなどの資が作成した、教育用 FITS 解析ソフトである。 源を有効活用するためには必須である。また、データの一人歩きを防止する為に、扱えるデー
タ形式と保存可能なデータ形式については慎重
２．マカリィ開発の概要に検討し、FITS ではないデータからは原則としMakali`i（マカリィ） とは、ハワイの言葉で て FITS データを作れないようにすることとし小さな目 という意味で、プレアデス星団（和 た。
名 すばる ）のことも指す言葉である。FITS
解析ソフト マカリィ は、教育研究目的であ
３．マカリィの各機能についてれば誰でも無償で自由に使うことができる。
ソフト制作にあたり、PAOFITS で考えた教育 データの表示
図１は、マカリィで FITS 画像データを開いた用 FITS 解析ソフトの要件は、

１．はじめに：マカリィの生まれた背景

表１ 既存の FITS 解析ソフト・ビューア（一例）
画像間演算

ソフト名

主な対象

ＯＳ

表示

IRAF

研究者

UNIX,
Mac (OSX)

ビューア ◎へ出力

ds9

研究者（？） UNIX,Windows,
Mac
Windows
Windows,
Mac

測光

分光

ブリンク

使用条件など◎◎ビューアに依存（通常◎）◎

無償
画像表示にはビューア必要
無償
FITS ビューア◎○△ *3)○△ *3)○ *1)○△ *2)△ *2)◎×

WIndows

○？

？

？

◎

アマチュア
／教育

Windows○×◎×

有償
HOU プロジェ
クト参加が条件
小惑星探しプロジェクト参加者への配布
無償

教育／
アマチュアWindows◎

○ *4)

○ 5*)

◎無償

StellaImageHOU-IP

アマチュア
教育

アステロイドキャッチャー

教育（？）

BeSpecマカリィ○

註：◎は充分な機能が備わっている。○は大きな問題はない（精度等の調査は未）。△は機能に制限がある。×は機能が備わっていないことを示す。
*1) 指定領域内のカウント値の総和を得ることができる*2) 指定線分の輝度分布を表示できる*3) 16bit 整数でかつ FITS ヘッダキーワード BZERO =0 , BSCALE = 1 のデータのみ扱うことができる*4) 指定領域（円形）内のカウント値の総和を求め、円環領域で背景領域を指定し、背景光レベルを差し引くことができる。PSF 測光はできない*5) 指定線分もしくは指定矩形領域の、波長対輝度グラフを作成し、波長を読み取ることができる。
ヘッダキーワー
ドに波長情報が入っていることが前提。自動で波長同定する機能はないが、手動でヘッダに情報を入力することにより同定は可能

画面のスクリーンショットである。
FITS データは、明るさに相当する値が各画素に入っている。この明るさに相当する値を カウント値 という。マカリィで開いた画像上でカーソルを当てると、カーソルのあたっている画素の画像上での位置（X, Y 座標）とカウント値とが、メニューアイコンの下部分に表示される。その横の 平均値 は、画像全体のカウント値の平均値である。画像全体でのバックグラウンドレベルを知る手がかりとなる。
図１ マカリィで FITS 画像を開いた画面のスクリーンショット
カーソルをあてた画素の画像上の位置（X,Y 座標）と明るさに相当する値（カウント値）が上部に表示される。また、 平均値は画像全体のカウント値の平均値を示す

測光（天体の明るさを測る）
図２は測光モードの画面。図３は測光ダイアログである。測光モードにするには、ボタンの測光 を押すか、【データ処理】メニューで測光を選ぶ。測光モードになるとマウスポインタが円形になる。測光は、マウスポインタの円内図２ マカリィ測光モード画面

図３ 測光ダイアログ
テキスト出力ボタンを押すと、測光結果をプレインテキスト形式か CSV 形式で保存できる。

図４ 分光データを開いたところ

図５ グラフ描画画面
通常、グラフ描画範囲はマウスドラッグにより線分で指定するが、この図のように矩形領域を指定するときはシフトキーを押しながらマウスをドラッグすれば良いさらに、グラフウィンドウ上でマウスをドラッグすると、マウスポイントした位置がグラフ上と画像上とで連動して表示されるに星を入れてクリックするだけである。
測光ダイアログの 測定半径 で 自動 を選んでおけば、星像の大きさから測定半径を決マウスでグラフウィンドウ上をポイントする
めて、範囲内のカウント値の総和を算出する。 とその位置がグラフ上ではマゼンタの縦線で、分光（グラフの表示）画像上ではシアンの十字線で表示される。さら
図４は分光データを開いたところ、図５はグ に、グラフ上でマウスドラッグするとマウスポラフモードにしてグラフを表示させたところで イントの位置がグラフ上と画像上とで連動してある。グラフモードは、 グラフ ボタンを押す 表示される。
か、【データ処理】メニューで グラフ を選ぶ。
通常、グラフ描画は、マウスドラッグによる 位置測定（測位・重心検出：天体の位置を測る）
線分指定で行われるが、シフトキーを押しなが 位置測定モードは、範囲を指定すると、その範らマウスドラッグをすることで、図５のように 囲の星を検出するかその範囲の明るさの重心位線分の代わりに矩形領域を指定するとができる。 置を調べるモードで、 位置測定 ボタンを押す
矩形領域を指定すると、横軸には指定された矩 か【データ処理】メニューで 位置測定 を選形の長辺、縦軸には短辺方向に平均をとった輝 ぶ。さらに、位置測定ダイアログで、 重心 か度がグラフ表示される。横軸が分光データの分検出 のどちらかを選択する。
散方向であれば、横軸波長で縦軸は輝度（但し、図６は位置測定モードの 検出 で星を検出選んだ領域の平均値）のグラフが表示される。 した様子である。

図６ 位置測定（検出）モードの画面
指定した範囲内の星を検出する

図７ 画像演算メニューとダイアログ
各画素へ定数の加減乗除、2 枚の画像間で各画素同士の加減乗除、といった演算ができる

画像演算（画像単位で各画素の値（明るさ）に対する加算・減算・乗算・除算）
画像の各画素のカウント値に対し、加減乗除の演算を行う。演算には、各画素への定数の演 光、グラフ描画、位置測定）の結果を ATE として作業を行ったデータに附帯させて保存でき算と画像間での演算がある。
演算は、【画像演算】メニューから行いたい演 る。このデータを再びマカリィで開くと、過去算を選択する。加減乗除を選ぶと図７のような の作業結果を復元するかどうか確認される。
ダイアログが出てくる。加算を選んだときを例にとると、各画素値に定数（例えば５）を加えたければ、定数の入力欄に加算値（この場合５） ４．マカリィの配布などを入力する。すでに表示している画像を加算す マカリィは現在、国立天文台の Web サイト上でるばあいには 表示画像 を選択し、フォルダ 配布されている。配布ページへは国立天文台の内の別の画像を足し合わせるときは 画像ファ トップページ
http://www.nao.ac.jp/
イル を選択して参照ボタンを押し、足し合わまたは、PAOFITS の Web ページ
せたい画像を選べばよい。
http://paofits.dc.nao.ac.jp/
ブリンク（複数枚画像を短時間で切替え表示し から辿ることができる。
マカリィは、30 日間の試用期間を設けている。て比較）
ブリンクとは、複数枚の画像をパラパラマン これは、イベント的な短期間の使用の際に特別ガのように短時間で切替えて表示する機能であ の手続きを必要とせず自由に利用してもらうたる。こればかりは、『百聞（読？）は一見に如か めである。
30 日を越えて使用するときは、ユーザ登録をず』なので、ぜひソフトを試して戴きたい。同じ視野を撮った複数の画像を、星の位置を合わ 行い、シリアル番号を取得する必要がある。
現時点で使用者に対してとったアンケートでせてブリンクさせると、例えば小惑星のような移動天体は視野中の星の間を移動していく。あ は、肯定的な反応が多い。しかし、回答者の殆るいは、超新星のように急激に明るさが変わる どがコンピュータ使用歴 10 年以上の熟練者で天体が写っていれば、超新星だけが点滅して見 もある。今後は、コンピュータ使用歴の浅い人える。ブリンク機能は、移動天体や変光天体を や生徒の使用感について調査する必要がある。
この原稿を読み、マカリィを利用された方にも目で検出するのに非常に適した機能である。
是非、アンケートの協力をお願いしたい。アンケートは、上記 PAOFITS のサイトからダウン
その他（作業中断）
すでに述べたように、マカリィは解析作業（測 ロードすることができる。