はじめに

天文学や画像処理の分野で広く使用されているPythonパッケージの一つに、sepがあります。このモジュールで、FITSデータを処理する際に、バイトオーダーの問題でエラーが発生することがあります。本記事では、この問題の詳細とその解決方法を説明します。

バイトオーダー（エンディアンネス）について

バイトオーダーは、コンピュータのメモリにデータが格納される順序を指します。主に次の2種類があります。

ビッグエンディアン: 最上位バイトが最初に来る形式
リトルエンディアン: 最下位バイトが最初に来る形式

エンディアンの詳細な説明については、こちらが参考になります。

ネイティブバイトオーダー（システムがデフォルトで使用するバイトオーダー）とデータのバイトオーダーが一致していない場合、データの解釈が誤り、解析結果に大きな影響を与える可能性があり、この違いに注意する必要があります。

エラーの詳細

エラーが出た際の筆者の環境は以下のとおりです。

Python 3.10.12
sep 1.2.1
numpy 1.25.1
astropy 6.0.0

エラー時のコードは以下です。

import sep
import numpy as np
from astropy.io import fits

fits_file = 'example.fits'
hdul = fits.open(fits_file)
image_data = hdul[0].data

bkg_sep = sep.Background(image_data, bw=64, bh=64, fw=3, fh=3)

エラー内容

ValueError: Input array with dtype '>f4' has non-native byte order. Only native byte order arrays are supported. To change the byte order of the array 'data', do 'data = data.byteswap().newbyteorder()'
# あるいは
ValueError: Input array with dtype '<f4' has non-native byte order. Only native byte order arrays are supported. To change the byte order of the array 'data', do 'data = data.byteswap().newbyteorder()'

問題の原因

sepでのエラーを出している該当箇所sep/sep.pyxを抜き出すと、

if not dtype.isnative:
    raise ValueError(
        "Input array with dtype '{0}' has non-native byte order. "
        "Only native byte order arrays are supported. "
        "To change the byte order of the array 'data', do "
        "'data = data.byteswap().newbyteorder()'".format(dtype))

となります。つまり、このコードからsepモジュールはネイティブバイトオーダーを期待しています。FITSファイルを読み込んだ際に、ネイティブのバイトオーダーと異なる場合にこの問題が発生します。

解決方法

簡易的な方法

このエラーが出た際の解決策は、データのバイトオーダーをネイティブバイトオーダーに合わせることです。エラーログに従いbyteswap()とnewbyteorder()を使って以下のように書きます。

image_data = image_data.byteswap().newbyteorder()

汎用的な方法

エラーの有無やネイティブバイトーオーダーに関わらず、実装可能は汎用的な方法を説明します。ネイティブバイトオーダーはnumpy.dtype.isnativeで確認てきるので、以下のように書きます。

from astropy.io import fits
import numpy as np
import sys

fits_file = 'example.fits'
hdul = fits.open(fits_file)
image_data = hdul[0].data

# バイトオーダーがネイティブバイトオーダーと異なる場合、変換する
if not image_data.dtype.isnative:
    image_data = image_data.byteswap().newbyteorder()

まとめ

FITSデータをsepで処理する際には、データのバイトオーダーを確認し、必要に応じて変換することが重要です。また、バイトオーダーの違いについて理解し、適切に対処することで、他のデータ処理や解析でも同様の問題に対応できると思います。本記事がどなたかの役に立てば幸いです。

参考