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小口径镜子加摄像头也能拍出超越理论分辨率的照片!

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Wah! 发表于 2010-8-24 16:39 | 显示全部楼层 来自: 香港 电讯盈科有限公司
http://www.bautforum.com/showthread.php/36641-Super-Resolution

There is a technical review, if you're looking for the mathematical details, available here. A lot of the details of implementation are still sort of the laboratory art of astronomers and not widely written up outside of specific applications. For example, it is a sort of superresolution to compare a well-sampled image of a suspected binary star to a known single star, and ask whether the pixel values are better fit by one or two (slightly offset) components. You can also google "drizzle processing" for a more general approach, improving image sampling by combination of multiple offset images of the same field (as done in the assorted Hubble Deep Fields and now a part of the Hubble Advanced Camera pipeline processing).

The diffraction limit is not a sudden cutoff - there is still some information in an image beyond the diffraction "limit", but progressively more attenuated on finer and finer scales. In superresolution, one is trying to use what's left of this information without being overwhelmed by the noise, which becomes more and more dominant toward higher spatial frequencies. This is less overwhelming in radio interferometry because the noise does not occur directly in the image, which is why radio astronomers have been happily doing deconvolution for forty years now and it remains a ticklish process for optical images.
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xingyunviecol 发表于 2010-8-24 16:52 | 显示全部楼层 来自: 广西南宁市 电信
本帖最后由 xingyunviecol 于 2010-8-24 16:56 编辑

我在这里发表的观点 只是说了结果 并没说为什么
因为类似楼主这样的的观点每隔一段时间 都会在论坛里出现 其实这个也正常
其实这类问题早已经是盖棺定论的事情了 叠加处理并不能提高最终出片的质量 叠加再多也没有意义
要拍出好照片还是要拍的素材好

问题的本质依然是 对叠加的原理不甚了解。叠加是CCD时代的产物 说起视频叠加 最大的优势在于拍摄行星
而以前胶片时代 行星的拍摄难度远远大于深空天体 为什么呢?

很简单胶片时代 拍摄行星 是一个 "完美的单帧" 然而天气 器材 操作技巧 甚至还有运气 都照成不可能拍出完美单帧 所以胶片时代行星摄影的难度对于没有拍过的人来说 是无法想象的
其它不说光是拍摄行星时如此长的焦距保证跟踪就让人抓狂了
而CCD的出现使得以前难于登天的行星摄影一下子变得平民化了

只是叠加看上去的效果太过神奇而已 借用坛子里 仓鼠爱葵鼠 大大拍摄的土星 我从他那里要来了视频源文件
自己进行叠加处理后(右边) 在对比视频中的一个单帧 (左边)一看是不是一种感觉 哇!差别好大啊 叠加后真清晰!
但是请注意一点 拍摄用的SPC900摄像头 CCD像素只有640X480 标准的VGA 30W像素而已 叠加前单帧也是这个分辨率叠加后也还是这个分辨率
首先排除了 图片分辨率变高了的说法。

tu.jpg


再看这样一张照片 是我在08年拍的月面 大家看看 这是用什么镜子拍摄的呢?这张比楼主用来举例的 文佳拍摄的那几张哥白尼相比如何 我敢说看上去清楚多了吧
不过注意一下没文佳拍的那么大 哥白尼的中央堆 我这里只能看到两个点 而文佳拍的 可以看到哥白尼中央堆的一些形状


                               
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再看两张照片 应该说都清楚吧 但是大的木星明显看到更多的细节 很简单 我拍摄的时候加更高倍率的巴罗延焦 拍摄的木星自然大些

3X巴罗
3.JPG

延长管等效7X巴罗
7X25FPS1.JPG

为什么大?
木星在CCD上的投影大了 木星本体占的CCD感应像素 数量更多了 所以每个部分有更多的像素来表现
而图片本身 也就是CCD拍出来的单帧还是叠加后的图片 都是640X480像素也没变 对吧
所以小木星看不到更多的细节不是因为镜子的解析度问题 只是CCD的像素只有那么多 而CCD的靶面大小又是固定的
如果CCD的像素间距离做得更小些 可以不用巴罗了 直接直焦就完事了   之所以这么费劲的解释这些 只是想讲明白镜子解析力到CCD的像素间对应的关系的关系

再看3X时候的单帧 和之前一样 叠加后对比差距很大 不过云带细节 大红斑 该有的都有 只是噪点多得受不了 不仔细根本看不出来  
木单.jpg

通过以上说明 只得出以下结论
所以看上去清楚和 分辨率或解析力 或像素完全是不同的概念 你在69楼对我提出的疑问 仅仅是杂讯少了吗? 我回答很明确 是的 仅仅是杂讯少了
你发的照片刚好就是证明了杂讯对CCD成像的影响 也就是每张单帧之所以不 “完美” 的原因

其实你可以看看对比 模糊的那些对比帧 上面其实可以看到相应的细节 只是模糊而已 单帧上面没有的 叠加后也不会有

这个你还可以做个试验 找一段视频 用软件打开后 拖动下面的选帧进度条 来回的拖动时
可以利用人眼视觉暂留的原理可以看到数张单帧的细节 拼合在一起 活动的图像里有着更多的细节

这就说明很关键的一点 单帧里看不到的细节叠加后也不会看到


但是我还没证明或反驳 楼主的 大气抖动 和叠加能使小口径镜子超越极限分辨率的说法 我只是说明解析力和看上去清楚 清晰是两回事 两张同样清晰的照片
其对拍摄物的分辨率可以是不一样的 道理很简单 至于楼主的想法和观点 可以想办法去证明 或做试验

只是这里好多老手并不像我这样 直接给你答案了 他们都在慢慢引导你正确的思考 最终明白是怎么回事 其实之前其它坛子里很多人都讨论过类似的问题了

我只给出一个结论 叠加处理 只能无限接近 镜子的理论分辨率 而不能超越 而只要叠加就注定是不能达到理论分辨力了叠得越多离理论分辨率越远 只能在信噪比和细节上做折中

而 这个 “折中”  才是叠加处理的精髓

能达到理论分辨率的 只有完美单张

大气抖动 对小口径镜子不是没有影响 而是很小 而且抖动对分辨力肯定有影响 而且是负面的


船队还是船队 万吨轮还是万吨轮 叠加这道工序也是万吨轮或船队的一部分 而不是重庆的本地工厂 问问为什么 先自己好好思考一个逻辑问题

目前的叠加技术只是卸货的过程 而不是制造的过程 更没有创造新的东西 如果楼主解决了这个问题 那么将是一场革命!!

我目前的看法 图像处理 对于天文摄影来说是最大限度的还原本来面目 而不是将丑女PS成神仙姐姐

我在之前的帖子里关于后期处理部分的进阶篇 仍然没有做完 也就是叠加处理时的一些方法和手段 很多同好拍了视频却处理不好图片 不光是软件不会用的问题
而是对叠加有误解 所以处理不好自己拍摄的素材
http://www.astronomy.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=142057&rpid=1684295&fav=yes&ordertype=0&page=3#pid1684295


最后 我想问 这里讨论的叠加 只是这种 拍行星拍月面常用的叠加吧 而不是深空摄影中 用到的多种像场(是叫像场吧?)的叠加吧 那种叠加跟这里讨论的叠加又是不一样的
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 16:54 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
本帖最后由 cynosure 于 2010-8-24 16:57 编辑
There is a technical review, if you're looking for the mathematical details, available here. A lot ...
Wah! 发表于 2010-8-24 16:39


哦,抱歉,对于一个母语是汉语的人以及更多的围观者来说,使用大家都很拿手的母语是否更尊重些?

谢谢您找到的Super-Resolution的资料,谢谢。
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 17:00 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
理论上微位移或微变焦是实现超分辨率的良好手段 , 已实际应用于红外遥感成像领域,微位移就是前面摇光_7说的微动CCD技术,微变焦,也是做反傅立叶变换的一种方式。人工使图像退化,这样退化后的图像可以用低分辨率的探测器获得,然后再行复原。
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 17:13 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
但是请注意一点 拍摄用的SPC900摄像头 CCD像素只有640X480 标准的VGA 30W像素而已 叠加前单帧也是这个分辨率叠加后也还是这个分辨率
首先排除了 图片分辨率变高了的说法。
xingyunviecol 发表于 2010-8-24 16:52



   
如果您这个说的通的话,那么那些研究“超分辨率”的人都没饭吃了,几千万的军费,都要上缴回去了。。。。
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 17:14 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
本帖最后由 cynosure 于 2010-8-24 17:21 编辑
目前的叠加技术只是卸货的过程 而不是制造的过程 更没有创造新的东西 如果楼主解决了这个问题 那么将是一场革命!!
xingyunviecol 发表于 2010-8-24 16:52



   
嗯,您google一下吧,虽然那些论文不是我写的,但是,在几年前,的确算得上是一场革命。。。

为什么呢?先不说什么工业国防上的贡献,这种技术,与我们生活最接近的是:解除视频中的马赛克。。。
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mill 发表于 2010-8-24 17:15 | 显示全部楼层 来自: 河北省保定市 联通
回复 100# cynosure


    MS这个报道并不能给你的论调提供佐证哈

“超分辨率恢复技术”是一种纯粹的软件方法,或者说是一种算法,它基于图像辨识系统和一种类似人工描绘的“配准算法”。这实际上等于把一张模糊的图片手工描绘了一遍,描绘的原则是日常经验,尽可能不“画错”。

这个系统如果用在天文领域,那么只能给天文照片提供视觉锐利感。经过它处理的照片实际上是完全失真了,因为天文照片没有任何“日常经验”可循,更不能无中生有地增加细节。
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mill 发表于 2010-8-24 17:18 | 显示全部楼层 来自: 河北省保定市 联通
理论上微位移或微变焦是实现超分辨率的良好手段 , 已实际应用于红外遥感成像领域,微位移就是前面摇光_7说 ...
cynosure 发表于 2010-8-24 17:00



    这个又是一种不合适的类比,微变焦所产生的各种参数都是人为的和可测量的,完全可以提供给软件作为算法依据,大气扰动可以吗?
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xingyunviecol 发表于 2010-8-24 17:18 | 显示全部楼层 来自: 广西南宁市 电信
楼主说得太玄了

微动CCD技术 说白了就是插值算法的一种 可以变相的提升CCD的像素而已 CCD用的镜头看不到的 还是看不到

CCD用了这些技术后可以 降低成本 不需要在CCD芯片上蚀刻那么多的物理感应器了

例如VGA的640X480用了插值技术 或软件的模拟算法后可以输出1280X960的分辨率图像
甚至动态图像可以输出800X600 达到和减少像素间距 提高CCD感应分辨率的目的
结果是原本1/4英寸的CCD靶面 物理像素感应器是640X480 现在CCD的面积没变通过微动技术变相的变成了
1280X960

结果是 输出的图片像素变多了而已 和镜头没关系 在天文摄影中就是主镜了
好处是一个VGA格式的CCD可以当成接近SXGA的CCD来用了 成本低得不是一点半点

这个跟 解析力 分辨率 没有任何关系 别混淆了
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xingyunviecol 发表于 2010-8-24 17:23 | 显示全部楼层 来自: 广西南宁市 电信
本帖最后由 xingyunviecol 于 2010-8-24 17:37 编辑
嗯,您google一下吧,虽然那些论文不是我写的,但是,在几年前,的确算得上是一场革命。。。

为什 ...
cynosure 发表于 2010-8-24 17:14



    马赛克…………我晕!这个不是一个概念好吧!
楼主还是没搞懂 看上去清楚、分辨率、解析力、像素、之间的差别

无论什么样的算法都不能把图像没有的或是已经丢失的细节找回来

楼主说的那种技术也有相应的软件 图像放大后通过算法消除视觉上的锯齿感

尤其是一些图片(照片)上有文字模的地方 放大后使肉眼看上去能看到更多的内容 这个在刑侦上用来分析照片是很早的技术了 谈不上什么革命
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 17:24 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
回复  cynosure


“超分辨率恢复技术”是一种纯粹的软件方法,或者说是一种算法,它基于图像辨识系统和一种类似人工描绘的“配准算法”。这实际上等于把一张模糊的图片手工描绘了一遍,描绘的原则是日常经验,尽可能不“画错”。
mill 发表于 2010-8-24 17:15


对不起,您可以再研究下“盲复原算法”
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 17:25 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
马赛克…………我晕!这个不是一个概念好吧!
xingyunviecol 发表于 2010-8-24 17:23



   
抱歉。。。的而且确,在信号处理领域里这是一个概念。。。我得知这个的时候也是大惊失色。。。。。
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mill 发表于 2010-8-24 17:39 | 显示全部楼层 来自: 河北省保定市 联通
对不起,您可以再研究下“盲复原算法”
cynosure 发表于 2010-8-24 17:24



    我对“盲复原算法”有何误解,请你指教。
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xingyunviecol 发表于 2010-8-24 17:40 | 显示全部楼层 来自: 广西南宁市 电信
本帖最后由 xingyunviecol 于 2010-8-24 17:49 编辑

即使真有这样的技术 目前的视频叠加软件里没有这样的算法 楼主说远了

60的镜子看不到大红斑 再怎么叠加 用什么算法 也没有用的 甚至150毫米的镜子刚好达到分辨月溪 要求的分辨率
充其量 也只能做到 隐隐约约看到有一两个像素而已 更不用说超越了

而且可以肯定的是 视宁度不好的时候 即使是60的镜子 也是不如大气稳定的时候表现好 只是差别小 小到甚至感觉不出来
而口径大的差别大 大得很离谱很明显  

至少我没遇到过天气不好时 小镜子反而表现更好的情形

天气要是决定水煮木星了 不管是大镜子还是小镜子该煮还是得煮 分别不过是谁的水烧得比较开 而已
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 17:43 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
楼主说得太玄了

微动CCD技术 说白了就是插值算法的一种 可以变相的提升CCD的像素而已 CCD用的镜头看不到 ...
xingyunviecol 发表于 2010-8-24 17:18



   
您这个解释,正是我后来答复摇光我说的和微动CCD不同的原因。。
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 17:49 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
我对“盲复原算法”有何误解,请你指教。
mill 发表于 2010-8-24 17:39

嗯,也许我的理解有误,我还在读一些论文,您说的【描绘的原则是日常经验,尽可能不“画错”。】,这是人脸识别等算法里的,而盲复原,正是在没有先见经验的情况下做图像复原。
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Wah! 发表于 2010-8-24 17:57 | 显示全部楼层 来自: 香港 电讯盈科有限公司
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 楼主| cynosure 发表于 2010-8-24 17:59 | 显示全部楼层 来自: 四川省成都市 移动
本帖最后由 cynosure 于 2010-8-24 18:06 编辑
楼主还是没搞懂 看上去清楚、分辨率、解析力、像素、之间的差别
无论什么样的算法都不能把图像没有的或是已经丢失的细节找回来
楼主说的那种技术也有相应的软件 图像放大后通过算法消除视觉上的锯齿感
尤其是一些图片(照片)上有文字模的地方 放大后使肉眼看上去能看到更多的内容 这个在刑侦上用来分析照片是很早的技术了 谈不上什么革命
xingyunviecol 发表于 2010-8-24 17:23



   
唉。您怎么就这么相信这一点?常识有时候是会欺骗人的,我已经避免用诸如矩阵等数学符号太复杂的东西来说明了,可是还是很多人对我在2楼画的那些简简单单9x9格子视而不见。。。
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Wah! 发表于 2010-8-24 18:08 | 显示全部楼层 来自: 香港 电讯盈科有限公司
咦? 117樓的書里另一節提到了可以超越繞射極限, 但對於帶面積的物體或背景的供獻有限.
那是否只表示對於星點才有助於超越繞射極限呢?
book2.jpg
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xingyunviecol 发表于 2010-8-24 18:11 | 显示全部楼层 来自: 广西南宁市 电信
盲复原 微动CCD 我且不说这些可行与否

貌似不能说一个大气抖动就完成了这所有的状况了吧

我只针对 楼主一开始提到的 叠加能增加分辨率 这个说法 来说问题而已 无论是图像的分辨率还是镜子分辨力
叠加前后都没有提升 大气抖动造成的模糊和抖动 在叠加处理过程中已经过滤掉了 如果说大气抖动反而使小镜子表现超出理论极限 那么为什么那么多同好没有在天气不好的时候去拍反而都等视宁度好的时候才拍呢?

叠加帧数 我以前也是动不动就数千帧 的叠也是听很多人的建议看很多人的帖子 然后得出的经验 就是找个平衡点 多了少了都不好

当然我的是经验 没太多理论 楼主应该找自己以前拍的照片和素材 分别用不同的参数叠加 做 对比一下
老实说我们 都不是专业人士 纯理论的东西 讨论起来比较不着边际 一个专业术语就能把 人挡在门外
还要解释半天 所要的只是见结果 自己的作品或是别人的作品都可以 有些时候道理不是越辩越明的

而且现在感觉 是很多人在反对楼主的的观点了 当然也包括我 反对还不是关键
只是这样讨论中 楼主要一一回应 也是麻烦的事情 言多有失也是正常 看对方的话 有时也难以理解到位 难免断章取义 或是误解 也在所难免

其实这样的讨论 最后能让大家得出明确的结论 才是一个修成正果的讨论 否则最后大家还是不了了之

最后拍出来的素材还是没处理好 拍的照片 作品难以让自己满意 但问题在哪里还是没找到 这个是大家不愿看到的
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