Спекл-интерферометрия любительских снимков

[brv]

Завершил более-менее свой алгоритм обработки видео при помощи спекл-интерферометрии. Работает в основном на планетах.
Хочу показать некоторые результаты.
Съемка Юпитера от 17 апреля, из города с балкона, Bresser Pollux 150/1400, Nikon 1 J5:
(1) пример отдельного кадра видеозаписи;
(2) среднее по кадрам - как видим очень замылено, атмосферное размытие в четверть диска пожалуй;

[brv]

далее,
(3) то же среднее по кадрам, но с гаммой 0.4545 для усиления цветового контраста - полосы уже проявляются;
(4) наконец, спекл-интерферометрия по тем же кадрам видео, с такой же гаммой 0.4545

На последнем фото явно проявилось БКП и еще пара полос

[brv]

У меня пока маловато подходящих астро-видеозаписей, на которых можно было бы алгоритм потестить (а он еще довольно сырой). Было бы здорово, если бы кто поделился своими архивными.

[Цицерон]

У меня пока маловато подходящих астро-видеозаписей, на которых можно было бы алгоритм потестить (а он еще довольно сырой). Было бы здорово, если бы кто поделился своими архивными.

На форуме в темах по фотографированию планет можно много исходников найти. Можете эти потестить, одни из лучших https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144009.0.html

[brv]

У меня пока маловато подходящих астро-видеозаписей, на которых можно было бы алгоритм потестить (а он еще довольно сырой). Было бы здорово, если бы кто поделился своими архивными.

На форуме в темах по фотографированию планет можно много исходников найти. Можете эти потестить, одни из лучших https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,144009.0.html

Спасибо, я посмотрю для начала с этими. Только дело в том, что видео должно удовлетворять определенным критериям. Во-первых видео нужно максимально сырое или с минимальным сжатием, во-вторых выдержка отдельного кадра должна быть малой, где-нибудь 0.01 секунды. Плюс еще хорошо бы знать разрешение телескопа (т.е. кружок Эйри) и примерный seeing в пикселях на фото, это важные параметры, от которого зависят итоговые шумы. Ну, seeing допустим еще можно оценить на глаз.

[brv]

Обработал видео по первой ссылке с того топика (только сжатое, т.к. полный архив 7.5G пока скачать нет возможности).
Первое - усредненный кадр, второе - спеклы.
На втором изображении есть небольшие артефакты в виде какого-то туманца в черном фоне, но оно явно резче.
Параметры выбрал довольно произвольно, на глазок, так что еще можно наверное что-то улучшить, плюс усилить
мелкие детали при помощи вейвлетов или Фурье. Но уже ясно что в целом работает, я доволен

В перспективе планирую программу выложить где-то в свободном доступе.

[Световод]

Кажется, пора заплюсовать изобретателя алгоритма!Молодец!

[Ihtamnet II]

На втором изображении есть небольшие артефакты в виде какого-то туманца в черном фоне, но оно явно резче.

Вы в курсе применяемых сейчас методов обработки? Вэйвлеты, деконволюция? Смогли получить результат сравнимый, не говоря уже о лучшем, по сравнению с ними?

[esemenko]

Мне одному кажется, что спекл-интерферометрия тут вообще ни при чем? Ждем описание алгоритма.

[GraY25]

Тема очень интересная, я одно понял из вычитанного в инете - спекл лучше чем обычный стекинг.
Плюс ещё добавляется вопрос - а не используют ли текущие программы обработки (AS!2, DS) уже эти алгоритмы?
Может просто не называя это именно спекл-интерферометрией, т.к. "стекинг" может быть и общим названием..

Пока что результат выглядит лучше.
Конечно, если чистота эксперимента соблюдена.

[brv]

На втором изображении есть небольшие артефакты в виде какого-то туманца в черном фоне, но оно явно резче.

Вы в курсе применяемых сейчас методов обработки? Вэйвлеты, деконволюция? Смогли получить результат сравнимый, не говоря уже о лучшем, по сравнению с ними?

Это дополнительные друг к другу методы, а не взаимозаменяемые, потому не вполне корректно спрашивать, что лучше. Спекл-интерферометрия позволяет подавить дрожание атмосферы, основываясь на определённых статистических свойствах атмосферных флуктуаций. Теоретически, результат должен соответствовать (ну или приблизиться к) дифракционному пределу телескопа. При этом используются все кадры, а не только лучшие (как в lucky image). Далее можно немного и дифракционный предел превзойти путём деконволюции с PSF телескопа, но это уже другая задача. Вейвлеты это вообще просто некая ручная постобработка изображения, направленная не столько на редукцию каких-то конкретных эффектов, сколько на дополнительное выделение мелких деталей в изображении.

[brv]

Мне одному кажется, что спекл-интерферометрия тут вообще ни при чем? Ждем описание алгоритма.

Ну в общих чертах делается следующее. Для каждого кадра вычисляется преобразование Фурье, его квадрат модуля, и последние складываются. Результат можно принять за квадрат модуля Фурье от исправленного изображения. Но для полного восстановления нужна ещё фаза преобразования Фурье. Она у меня вычисляется методом, основанном на классическом методе Нокса-Томпсона, дополненном некоторыми идеями из программы Speckle1, которая тут несколько лет назад обсуждалась (автор  Christoph Stelzer). Как обычно в спекл-интерферометрии, восстановление фазы это самая муторная часть алгоритма, её в двух словах не объяснишь. Ну ещё у меня применяется некоторая редукция шумов на преобразовании Фурье, и после этого из полученных модуля и фазы Фурье восстанавливается исправленное изображение. Опционально перед этим можно ещё выделить мелкомасштабные структуры путём усиления высокочастотной части на Фурье-образе (это в целом должно давать результат, аналогичный вейвлетам). Теоретически алгоритм можно ещё улучшить, если использовать замер PSF по точечному объекту (звезде) вблизи от объекта съемки, но это у меня пока отсутствует.

[brv]

Ах да, в алгоритме в основном используются утилиты imagemagick, avconv, плюс собственные программы на C++ для решения некоторых узкоспециализированных задач. В целом все оформлено скриптом под linux.

[brv]

Плюс ещё добавляется вопрос - а не используют ли текущие программы обработки (AS!2, DS) уже эти алгоритмы?

Насчёт этого точно не знаю, т.к. ими ещё не пользовался, но думаю вряд ли.

[esemenko]

Ну в общих чертах делается следующее...

Ваш алгоритм вполне соответствует тому, как восстанавливают данные спекл-интерферометрии. Но насколько я помню, а спеклы на спектры я променял более 10 лет назад, для возникновения спекл-картины требуется выполнение нескольких условий. Первое -- угол изопланатизма, в котором еще возможна интерференция. Эта величина зависит от радиуса неоднородностей и высоты их формирования. В условиях САО угол изопланатизма может достигать 4 сек. дуги (примерно на 550 нм и малых зенитных расстояниях). В городе эта величина будет меньше. Кроме того, для регистрации приходится использовать узкополосные фильтры, т.к. в них когерентность выше. Ну, и не забываем про масштаб. Приняв угол изопланатизма в несколько сек. дуги, сложно ожидать, что интерференция будет наблюдаться на всем масштабе диска Юпитера. Фаза уж точно будет утеряна. Конечно, ситуацию немного спасает малая апертура телескопа (диаметр сравним с размером атмосферных неоднородностей) и его дифракционный предел (~0.9"). В общем, есть сомнения в том, стоит ли овчинка выделки и не лучше ли использовать тот же lucky imaging, который по своей сути есть еще одна разновидность спекл-картирования. Не просто ж так в природе практически нет снимков протяженных объектов, полученных восстановлением спекл-интерферограмм.

А не делались ли опыты с двойными звездами? Интересно было бы глянуть на: 1) интерферограмму в масштабе 1:1; 2) автокорреляцию; 3) спектр мощности; 4) восстановленное изображение.

[Aleksandrrr]

Пока что результат выглядит лучше.

Вы это поняли, пошарпив jpg? 

[jedai]

В целом все оформлено скриптом под linux.

теперь еще и линукс нужен в обязательном порядке

[Виниту]

Звучит очень интересно. В течение недели планирую выложить несжатые ролики Марса и Сатурна. Было бы очень интересно получить с них аналогичные "стеки", чтобы сравнить с результатами автостаккерта. Стеки нужны 16-разрядные без потерь (напр png). Если будет стекер лучше автостаккерта - это конечно очень очень большой шаг для планетного дела. А гамма тут при чем?

[Виниту]

На втором изображении есть небольшие артефакты в виде какого-то туманца в черном фоне, но оно явно резче.

Вы в курсе применяемых сейчас методов обработки? Вэйвлеты, деконволюция? Смогли получить результат сравнимый, не говоря уже о лучшем, по сравнению с ними?

Это дополнительные друг к другу методы, а не взаимозаменяемые, потому не вполне корректно спрашивать, что лучше. Спекл-интерферометрия позволяет подавить дрожание атмосферы, основываясь на определённых статистических свойствах атмосферных флуктуаций. Теоретически, результат должен соответствовать (ну или приблизиться к) дифракционному пределу телескопа. При этом используются все кадры, а не только лучшие (как в lucky image). Далее можно немного и дифракционный предел превзойти путём деконволюции с PSF телескопа, но это уже другая задача. Вейвлеты это вообще просто некая ручная постобработка изображения, направленная не столько на редукцию каких-то конкретных эффектов, сколько на дополнительное выделение мелких деталей в изображении.

Если "традиционный" стекинг и спекл - отдельные независимые методы, было бы интересно их комбинировать для получения стеков. Поэтому хотел бы узнать: Ваш метод позволяет из исходного ролика получить "исправленный" ролик, который потом  можно было бы скормить тому же автостаккерту? Кстати если psf могут улучшить результат, то у меня они на торренте есть.

[brv]

Первое -- угол изопланатизма, в котором еще возможна интерференция.

В методике Christoph'а Stelzer'а влияние анизопланатизма подавляется "практически полностью"
http://adsabs.harvard.edu/abs/2007A%26A...475..771S
В качестве примера там приводят фото лунной поверхности, явно больше 4''.