Drizzle - czy dla nas?

[jolo]

Drizzle to jedna z metod cyfrowej obróbki obrazu. Ma zastosowanie do niedopróbkowanych (undersampled) obrazów, czyli takich w których rozdzielczość obrazu tworzonego przez optykę jest większa, niż próbkowanie przez matrycę kamery. Na przykład mając kamerkę o pikselu 6um i instrument o ogniskowej 400mm otrzymamy skalę obrazu 3?/px. Przy dobrych warunkach atmosferycznych (seeing) obraz gwiazdy będzie miał średnicę mniejszą niż 3? i najmniejsze gwiazdy wylądują w pojedynczych pikselach i będą po prostu, hmm.. kwadratowe. Oczywiście w późniejszej obróbce możemy je zmiękczyć i rozmyć odpowiednimi metodami żeby uzyskać pożądany efekt, ale powoduje to nieodwracalną utratę informacji.

Algorytm Variable-Pixel Linear Reconstruction zwany potocznie drizzle powstał na potrzeby obróbki obrazów z teleskopu HST. Jego działanie opisane jest na stronie http://www.stsci.edu/~fruchter/dither/drizzle.html . W skrócie do jego użycia potrzebujemy więcej niż jednego obrazu tego samego obszaru, które piksele są następnie mapowane na obraz wyjściowy po zastosowaniu pewnego przesunięcia oraz obrócenia. Algorytm drizzle zachowuje wszystkie dane w obrazie i po jego zastosowaniu możemy na wynikowym obrazie prowadzić analizę astro- i fotometryczną.

A jak w praktyce? W przypadku długo naświetlanych obrazów DS kryterium używalności będzie FWHM gwiazd. Jeśli jest większe niż 2px drizzle nie wniesie nic nowego. Dla FWHM poniżej 2px warto spróbować, a poniżej 1.5px już prawie na pewno drizzle da nam wymierne korzyści. Algorytm zaimplementowany jest w wielu programach używanych przez amatorów astronomii (MaxIm, PixInsight, Nebulosity) i w instrukcji do każdego z nich opisano jak go używać. Następuje to najczęściej w momencie wyrównywania i składania pojedynczych klatek w końcowy obraz. Wynikowy obraz najczęściej skalujemy x2, czyli jest dwa razy większy od wejściowego. W przypadku programów do obróbki materiału US (Registax, AS!2) również możemy korzystać z dobrodziejstw drizzle (zaznaczając zazwyczaj jeden haczyk) i ma to też zastosowanie dla niedopróbkowanych obrazów, czyli otrzymanych z zestawów nie spełniających warunków obliczonych np tym kalkulatorem http://www.wilmslowastro.com/software/formulae.htm#CCD_Sampling . 

Poniżej dwa obrazy z newtona 6? i kamerki Atik383 złożone z użyciem drizzle - skala obrazu to 0.9?/px. Samo powiększenie obrazu złożonego bez użycia drizzle dawało mniejszą ilość szczegółów. Po użyciu drizzle bardzo dobre wyniki daje zastosowanie dekonwolucji, ale to już osobny temat (w wątku http://www.forumastronomiczne.pl/index.php?/topic/5760-pixoriale-czyli-jakie-to-proste-z-pixinsight/?p=76564 opisałem dekonwolucję, a w http://www.forumastronomiczne.pl/index.php?/topic/5760-pixoriale-czyli-jakie-to-proste-z-pixinsight/?p=75018 drizzle z użyciem PixInsight)

 

 

 

PS - z tego co mi wiadomo, to drizzle raczej będzie dotyczyło tylko kamerek monochromatycznych, na pomoc obrazom z kamerek OSC może przyjść Line Filter Image Reconstruction http://www.stark-labs.com/craig/resources/Articles-&-Reviews/LineFilterRecon_API.pdf

PS2 - i nie spodziewajmy się cudów po drizzle :) Poprawa jest, większa lub mniejsza, ale jest raczej subtelna niż ordynarna :) Najważniejsze jest to, że podobnie jak w prawidłowo przeprowadzonej dekonwolucji algorytmy te nie powodują utraty informacji z obrazu, a więc warto i należy je wykonywać na samym początku obróbki (z resztą z drizzle nie da się inaczej :) )

 

 

http://www.stsci.edu/~fruchter/dither/drizzle.html

http://www.stark-labs.com/craig/resources/Articles-&-Reviews/Drizzle_API.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Drizzle_%28image_processing%29

[Elmarqo]

Łukasz, Ty poprostu jesteś nieoceniony. Teraz to muszę wypróbować. [emoji3]

[tranox]

Super!! Przy mojej skali 3.3"/pix to jest coś dla mnie :)

[MarWo]

W DSS-ie w Stacking Parameters w zakładce Result są do zaznaczenia dwie takie opcje - enable 2x drizzle i enable 3x drizzle. Czy mógłbyś Łukasz napisać co daje te 2x i 3x w takim przypadku?

[TomekG]

Drizzle jest bardzo fajne, ale jest kilka warunków, żeby działało poprawnie. 

Kluczowy jest dithering - jeśli fotony będą zawsze trafiać na te same piksele w takiej samej ilości to drizzle nic tu nie pomoże, bo w każdej klatce będzie taki sam sygnał (zakładamy teoretyczne idealne warunki i optymalną jakość sprzętu). Dzięki ditheringowi zbierzemy różny sygnał w każdej klatce i drizzle będzie miało z czym pracować.

Druga sprawa to liczba klatek składowych - musi być ich dość dużo, żeby pozwolić na swobodne uzupełnienie danych (bo to de facto drizzle robi) przy skalowaniu zdjęcia.

Trudno mi podać konkretną liczbę - próbowałem kiedyś w Maximie z 50 klatkami, ale efekty były marne. Być może ustawiłem nieprawidłowe parametry.

[jolo]

Jak najbardziej masz rację - zapomniałem o ditheringu. 

Co do ilości klatek to pewnie zależy również od implementacji. Nie próbowałem nigdy drizzle w Maximie, dla Pixinsighta podają, żeby ich było więcej niż 15-20 http://pixinsight.com/forum/index.php?topic=7151.0 . Dla tych dwóch zdjęć które umieściłem wyżej było to 36 klatek dla M13 i 25 dla Pacmana.

 

@Marcin - nie robiłem tego nigdy w DSS, ale pewnie to będzie skalowanie obrazu wynikowego. Raczej ustawiłbym x2, ale tak jak pisałem wcześniej, nie wiem czy dla kamerek OSC to zadziała dobrze, nie znalazłem informacji na ten temat.

 

PS - Tomek, jeśli próbowałeś drizzle na materiale z APO65, to pewnym ograniczeniem mogła też być dyfrakcja. 65mm obiektyw nie pozwoli na rozdzielczość lepszą niż 2", nawet w idealnych warunkach.

[matti_94]

Rozdzielenie i ostrość gwiazdek w M13 :O. Jolo super artykuło-tutek :D

[jolo]

Przy okazji testów refraktora 130/910 na M27 seeing trafił się całkiem dobry i postanowiłem sprawdzić czy drizzle w tym przypadku będzie pomocne. Okazało się, że złożenie materiału z użyciem drizzle dało nieco lepszą rozdzielczość i punktowość gwiazdek. Poniżej po lewej dwa wycinki kadru złożone bez drizzle i powiększone algorytmem Bicubic smoother. Po prawej te same fragmenty złożone w Pixinsight z użyciem drizzle. Skala na powiększonych fragmentach to 0.63"/px.

 

 

Zachęcam do próbowania. Drizzle w połączeniu z dekonwolucją to dobry początek drogi do wydobycia z obrazu jak największej ilości realnej informacji.

[Naski]

Czy ktoś mi może wytłumaczyć - dlaczego składają w maximie metodą opisaną w temacie Drizzle powstają takie kropki ?

Fotki poglądowe po staku i dd również w maximie ...  druga to SD Mask

[jolo]

Raz kiedyś dawno próbowałem robić drizzle Maximem i z tego co pamiętam, tam musi być dużo klatek, żeby maxim sobie dał radę to zdrizzlować. Jak jest niewiele klatek trzeba podnieść parametr Drop Size, bo inaczej będą wychodziły artefakty. 

Ale przy Twojej skali chyba drizzle nie ma sensu za bardzo - raczej spróbuj dekonwolucji. Drizzle to jakbyś coś focił tym 66/400 :)

[Naski]

Dzięki Jolo !!!... walczę trochę z prowadzeniem a algorytm drizzle jakby te niedociągnięcia w większym stopniu niwelował niż inne algorytmy składania . Co do klatek  - masz rację było ich tylko 10.