by Bunji Suzuki (original)      2004-02-10 by Reiko Furusho (revised)    2007-01-06画像処理用のソフトウェアはいくつもありますが、「Makali`i（マカリ）」は、天体観測に最適化されたFITS画像処理用ソフトです。FITSとは、天文学の世界での、画像を含むデータの国際的標準規格です。 FITS画像（FITS形式の画像）は、デジカメなどから出力されるJPEGファイルとは異なり、画像を圧縮せず、ひとつひとつのピクセルの情報（位置、輝度など）が、きちんと保存されています。国立天文台などで公開されている研究用データは基本的にFITS形式です。公開天文台などの公開画像にも、これからFITS形式の画像が増えていくでしょう。
目次

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■インストール
マカリ配布サイト(http://makalii.mtk.nao.ac.jp/)からダウンロードしてきたMklSetupJ.exe（日本語版用インストーラ）を実行すれば、自動的にインストールされます。セットアップ後に作られるアイコンをクリックすると、すぐに実行できます。なお、より詳しいインストールマニュアル（PDFファイル）はマカリの開発に協力したPAOFITS WGのサイトで手に入ります。
Makal i ` iインストールマニュアル
http://paofits.nao.ac.jp/Makalii/manual/Mkl_inst.pdfリのアイコン
■起動・環境設定
メニューバーの［ファイル(F)］から、［環境設定(E)...］を選び、FITSファイルをチェックします。次回にコンピュータを起動したときから、拡張子が fits, ftsのファイルが関連付けされるようになります。設定しないでそのまま使用しても差し支えありませんが、この設定をすると該当ファイルをダブルクリックするだけで、マカリが起動するようになるので便利です。その他の種類の画像ファイルも選択して関連付けられます。「起動時に最大化にする」という項目もチェックしておくと便利です。また、1.3d以降のバージョンの場合、「FITS形式ファイルのデータ並びをボトムアップで行う」にチェックを入れると、画像表示の座標原点が左下隅に設定されます（デフォルトでこのチェックは入っています)。FITS形式規約の推奨設定に準拠して表示させる場合はこの設定が必要です。国立天文台の公開アーカイブデータやPAOFITS WGの教材データなどを使うときはこのチェックを外さないようにしましょう。
■画像を読み込む
メニューバーの[ファイル(F)]で[開く(O)...]を選択するか、または、アイコンの[開く]をクリックします。 [画像ファイルを開く] ダイアログで、開きたい画像のあるフォルダを開き、ファイルを選択し、 [開く]ボタンをクリックします。通常は、FITS形式のファイルのみが表示されています。他の形式のファイルを選ぶときは、［ファイルの種類］のタブをクリックして、表示を変えて選択します。画像演算するファイルを、いくつか同時に開いておくと便利です。読み込んだ直後の表示では、画像サイズの大きさによっては、全部が表示しきれないこともあります。アクティプな画像ウィンドウ（ウィンドウバーの部分の色が変わります）上でマウスを動かすと、マウスを置いた座標(x, y)の教値が情報バーに表示されます。[ファイル(F)]メニューの[環境設定(E)...]で「FITS形式ファイルのデータ並びをボトムアップで行う」にチェックを入れてある（デフォルトの状態）と、この(x, y)の座標原点は画像の左下になります。
■表示の調整をする(1)
画像ウィンドウ内ですべて表示しきれなかったり、小さすぎたりする場合には、「ルーペ」マークのアイコンをクリックして、表示の拡大、縮小を行います。メニューバーの[ウィンドウ(W)]から、 [重ねて表示(C)] 、 [上下に並べて表示(T)] 、 [左右に並べて表示(H)］を選択すると、作業がしやすくなります。画像の表示色もいろいろと選択できます。また、対数表示のチェックボックスをオンにすると、階調差のある画像を表現するのに便利です。表示範囲のスライドバーの△は最高輝度、▲は最低輝度を示しています。ドラッグして動かすことによって、詳細な構造が見やすくなります。教値を直接入れることも可能です。
■表示の調整をする(2)
アイコン以外に、メニューバーの[画像表示(V)]メニューから[レベル調整(L)...]を選択することもできます。輝度ヒストグラムが表示されますので、表示範囲スライドバーの△と▲で調節してください。ここでも教値入力ができます。ヒストグラムは、拡大、縮小ができますので、さらに微調整することも可能です。これらの表示をいろいろ変えても、FITSデータ自身が持っている数値は変化しません。ソフトウェアが画面上での表示を変えているだけですので、いろいろと試してみることができます。
■ FITSヘッダを参照する
FITSファイルは、ひとつのファイルの中に、ヘッダと呼ばれるファイルの情報部分とデータ部分があります。FITSを読み書きできるソフトウェアは、ヘッダをまず読んでからファイルの表示など、さまざまな処理を行います。画像情報の中には、観測時刻、画像中心座標、観測機器、フィルタ、画像処理の履歴などが入っています。ヘッダは世界共通の形式となっています。 FITSヘッダを参照するには、[画像情報(I)]メニューから[FITSヘッダー(H)...]を選択するか、[FITSヘッダー]アイコンをクリックします。

■ブリンク機能を使う
「ブリンク」は複数の画像を短い時間で繰り返し切り替えて表示することです。小惑星などの移動天体の探索、あるいは超新星や変光星など変光天体の検出を行うには、同じ空の領域を、時間を変えて撮影し比較します。そのときに便利なのが「ブリンク機能」です。メニューの[データ処理(D)]で[プリンク(B)...]を選ぶか、アイコンの[プリンク]をクリックします。画像をリストで選択し、開始ボタンをクリックします。画像の位置が一致していなければ、移動カーソルボタンでプリンクしながらリアルタイムに修正できます。画像に写った天体の位置を合わせる時も、この機能が使えます。基準となる画像に対するズレの量をメモしておき、[画像演算(P)]メニューの[平行移動(T)...]で、修正します。
■グラフ機能を使う
マカリの大きな特徴のひとつは、この「グラフ機能」です。グラフ機能を使うにはメニューの[データ処理(D)］で［グラフ(G)］を選択するか、アイコンの［グラフ］をクリックします。グラフを描画するには、マウスで画像上のグラフを描きたい場所の開始点に置き、マウスの左ボタンを押してそのままマウスを動かす（ドラッグする）と直線が現れます。この直線は任意の方向に延ばすことができ、終了点で左ボタンを放すと、描かれた直線で画像を切った『輝度の断面グラフ』が［グラフ]ダイアログに表示されます。グラフをクリックすると、縦方向に線が現れ、左上にその座標とともに輝度の値が表示されます。この縦線を左ボタンでドラッグして動かすと、元の画像に描かれた直線に位置マークが出ます。特定の点の輝度を調べたい場合には便利です。グラフの縦軸、横軸のスケールは自動的に設定されていますが、「スケール設定」機能を使って、わかりやすい表示にすることができます。表示されたグラフは、その数値データをCSV形式ファイル、あるいはテキストファイルに出力することもできます。CSVファイルは、エクセルなどの表計算ソフトで直接読むことができます。CSVファイルの例は次のとおりです。
■コントア機能を使う
地図の等高線のように画像の輝度の等しい点を結ぶのが「コントア機能」です。コントア機能を使うにはメニューの[データ処理(D)]で[コントア(N)...]を選択するか、アイコンの[コントア]をクリックします。コントアの本数は初期設定では10本です。注意しなくてはならないのは、画像表示設定によって、コントアの描かれ方が違ってくることです。△最高輝度、▲最低輝度で設定した範囲を、10段階に分ける仕様となっています。コントアの本数は増やすことも可能で、あわせて表示設定を変化させることによって、強力な道具として使えます。
■画像演算をする
[画像演算(P)]メニューから、加算、減算、乘算、除算などの計算ができます。ピクセル毎に計算が行われるため、科学的な定量計算ができるのです。メニューから加減乗除の演算方法を選ぶとダイアログが現れます。例えば、[画像演算(P)]メニューで[減算(S)...]を選択すると、 [減算]の設定ダイアログが現れます。ここで、対象の画像に対して「定数」、 「マカリで表示中のファイル」、あるいは「新たに読み込む画像ファイル」のいずれを演算させるのか、チェックマークで選択をします。他の処理もそうですが「プレビュー」のチェックを入れておくと、選択した時点で処理が始まりますので、同時に画像の位置合わせもできます。なお、元の画像にとって適正な表示レベルと演算結果に適正な表示レベルが異なる場合も多く、その場合には演算を実行した直後は表示レベルが適切になっていないため真っ黒（真っ白）に表示されることになります。 [OK]ボタンをクリックすると、対象の画像が演算結果画像になりますので、ここで慌てて［保存］のアイコンをクリックすると対象の画像に上書きしてしまいますので、注意が必要です。なお、下図“画像演算の設定（例：減算)”や、次ページの“画像演算の結果（例：減算）”の図で表示されている画像は、超新星が出現した銀河の画像から、超新星が出る前(過去)の画像を引き算したものです。この画像は次の手順で作ることができます。 ●  PAOFITS WGのサイト(http://paofits.nao.ac.jp/)から次の2つの画像データをダウンロードする。 ▷  N5194_01.fts ・・・・・・過去のM51の画像（2004年３月22日撮像） ▷  N5194_02.fts ・・・・・・超新星2005csの写った画像1（2005年6月30日摄像） ●   N5194_01.fts,  N5194_02.ftsをマカリで開く。開いた後、[ウィンドウ(W)] メニューの[左右に並べて表示(H)］機能で並べておくと良い。 • N5194_02.ftsを選択し、[画像演算(P)]メニューで[減算(S)...]を選択する。「マカリで表示中のファイル」にチェックを入れ、プルダウンメニューでN5194  01.ftsを選択する（超新星のある画像から超新星が出る前の画像を引き算)。 •  「プレビュー」にチェックをいれると、N5194_02.ftsの画像表示ウィンドウに演算結果が表示される。 •引き算する元の画像(w5194_02.fts)に対して引く画像(w5194_01.fts)の位置を調整する。次ページの図の場合は、X：-0.6,  Y：-0.2, 回転角：0.6度の設定で演算を行った結果である。 •設定が終わったら、[OK]ボタンをクリックして演算を実行する。 •元の画像にとって適正な表示レベルと演算結果に適正な表示レベルが異なるため、演算を実行した直後は、表示レベルが適切になっておらず、真っ黒に表示される。そこで、[画像表示(V)]メニューから［自動レベル調整(A)］を選ぶなどして、表示レベルを適正にする。
■結果の保存と終了
画像処理したファイルは、元ファイルとは別な名前で保存しましょう。 [ファイル(F)]メニューから、[名前を付けて保存(A)...]を選び、適切な名前を付けておきましょう。データを保存する時に、データ形式(整数か実数か)やビット教を訊かれますが、基本的にはデフォルトどおりの32ビット実教で保存すれば良いでしよう。ソフトの終了は、通常のウィンドウズソフトと同じで、[ファイル(F)]メニューから、[すばる画像解析ソフト:マカリの終了(X)］を選ぶか、アイコンの［終了］をクリックします

扱えるファイル形式について
マカリではFITS, BMP, GIF, JPEG, TIFF, RAWその他冷却CCDのファイルを扱うことができます。ただし、すべてのファイルを相互に読み書きできるわけではなく、いくつかの制限があります。たとえば、JPEGファイルを読んで、それをFITS形式で書き出すことはできません。これは、圧縮されたファイルを科学計測のためのFITSにするのは、誤った結果を生む元となるからです。
■この『超入門編』で使用したFITSデータやソフトウェアの情報
▶ Makali`i配布サイトhttp://makalii.mtk.nao.ac.jp/マカリの配布、ユーザ登録、問い合わせのフォームページ、など
▷ PAOFITS WGのサイト
http://paofits.nao.ac.jp/ 『超入門編』『超入門編』で使用したFITSデータ、マカリインストールマニュアル、 FITSを使った教材などを配布している
▷おまけ：日本FITS委員会のサイト
http://www.fukuoka-edu.ac.jp/~kanamitu/fits/ FITSフォーマットの規約をはじめとするFITSデータに関する各種情報、FITS解析ソフトの情報もある