Вычислительная фотография

[Boris Green]

Вот если приёмник будет вычислять смещение всего изображения, со всеми звёздами в поле зрения (многозвёздное гидирование), и делать это самостоятельно, а потом так же самостоятельно двигать основной сенсор для коррекции не дёргая монтировку с её люфтами и кривым железом...

Можно механику вовсе исключить (?). Изображение будет "гулять" по матрице. Программно удерживать нужную область снимка. Тогда и деротатор может не потребоваться, только проблема в нехватке света. На длинной выдержке размажет всё так, что никакой алгоритм из шумов не вытащит.

[Дмитрий Маколкин]

Программно удерживать нужную область снимка.

Можно, но тогда надо получать кадры часто, чтобы скармливать их или процессору в камере для анализа, либо внешнему компьютеру.
А поскольку считывание в нынешних сенсорах приводит к тому, что накопление сигнала после считывания начинается заново, то потребуются совершенно новые сенсоры. Опять же, надо разделить накопленный с коррекциями сигнал и сигнал, несущий информацию о смещении за последний отрезок времени чтобы по нему рассчитать величину коррекции, будь то коррекция внутри сенсора или внутри монтировки.

[Boris Green]

накопление сигнала после считывания начинается заново, то потребуются совершенно новые сенсоры

Как бы мы не уперлись в ограничение физики нашего мира. Чувствительность матрицы ограничена. Получать кванты от звезды чаще, чем N раз в секунду не получится.

Насчет ЖК-апертуры в DVD приводе. Нашел старое фото!
Похоже, это адаптивная оптика. В книге Optical Applications of Liquid Crystals пишут про ЖК-корректор комы, ЖК-корректор сферической аберрации, ЖК-эквалайзер и ЖК-корректор наклонов в CD/DVD/BD (с. 107 и 114 содержат подходящие рисунки).   
http://books.google.ru/books?id=Rmp0GJnjORIC&lpg=PA98&ots=m4PZprZMyd&dq=dvd%20drive%20liquid%20crystal&hl=ru&pg=PA98#v=onepage&q&f=false

[Дмитрий Маколкин]

Как бы мы не уперлись в ограничение физики нашего мира. Чувствительность матрицы ограничена. Получать кванты от звезды чаще, чем N раз в секунду не получится.

Совершенно верно. Это и есть главное ограничение.

[Laplase]

Можно продолжить Ваш список. Процессор, встроенный в фотоприёмник, позволит преодолеть турбуленцию атмосферы, вибрации монтировки и рыскание гида,

Для всего этого уже существует адаптивная оптика. И никакой огород городить не надо.
 

И всё это позволит сначала повысить разрешающую способность оптики

Разрешающая способность оптики определяется апертурой. Никакой процессор повысить ее не сможет.

Как бы мы не уперлись в ограничение физики нашего мира.

Это не ограничение физики нашего мира, при слишком короткой выдержки шум считывания становится соизмерим с сигналом, и профита вы не получите. Почитайте тему с выбором оптимальной экспозиции кадров. Никогда не задумывались почему сделать 120 кадров по 1 секунде менее профитно, чем 2 кадра по минуте?

[Boris Green]

1. Адаптивная оптика - немыслима без софта. И АО - не панацея, лишь вариант. В фотоаппаратах и смартфонах АО нет, но почему-то тряска побеждена 
2. Разрешающая способность земных телескопов теперь определяется (ограничивается) атмосферой. Апертура там достаточная. Юпитер в 200мм и веб-камеру выглядит хуже, чем в 80мм + хорошая матрица и  софт.
3. Как не ограничение? Вы не сможете принимать кванты чаще, чем они идут от звезды. Стохастика и детерминизм тоже встроены в наш мир. Зачем отправляете читать, если сами не читали статью? Длинная выдержка => шумы от смаза (вибрации, люфт, период монтировки, турбулентность). Короткая => сигнал тонет в шуме, нехватка информационных квантов.

[Laplase]

но почему-то тряска побеждена 

Дак какое фокусное у смартфона и какое у телескопа, ну вы сравнили блин.

2. Разрешающая способность земных телескопов теперь определяется (ограничивается) атмосферой. Апертура там достаточная. Юпитер в 200мм и веб-камеру выглядит хуже, чем в 80мм + хорошая матрица и  софт.

Разрешающая способность телескопа (как термин) ограничивается только апертурой. Атмосфера физически на параметры телескопа влиять не может. Она может только ухудшать картинку.

Длинная выдержка => шумы от смаза

какие еще шумы от смаза, что вы имеете ввиду?

[Boris Green]

Разрешающая способность телескопа (как термин) ограничивается только апертурой. Атмосфера физически на параметры телескопа влиять не может. Она может только ухудшать картинку.

В теории, да. Апертура определяет. Изображения двух светящихся точек окажутся слившимися, если угловое расстояние между источниками не превышает радиуса первого темного дифракционного кольца в каждом из них: alpha=1,22 lambda /D.
Но на дне воздушного океана сколько можно получить? 1", 0.3" ?  Апертура в чистом виде не решает на земле.   

>какие еще шумы от смаза, что вы имеете ввиду?
Чем длиннее выдержка, тем сильнее размажет точки по матрице. Когда фотографирую интерферограммы, то приходится делать короткие выдержки, на длинных мажет.

Смартфон, не смартфон... Тряска побеждена софтово. Значит, надо копать и в направлении обработки информации, а не только в получении.
Радиомодемы LoRa, например, работают ниже уровня шумов. Не жарят ватты в лоб, а делают упор на алгоритмы и теорию.

[ekvi]

Софтовая часть для многозвездного гидирования уже показана

Дмитрий!
Рад - и за Вас, и что в нашем полку прибыло.

Разрешающая способность телескопа (как термин) ограничивается только апертурой.

А как быть с "термином" повышения разрешающей способности на высоких пространственных частотах в ЧКХ при ЦЭ, приближающемся к 1.0?
Если Вы внимательно почитали Статью, то будет не трудно программно сымитировать взаимодействие изображения с дифракцией на краю экрана. С "оптической азбукой" мы все знакомы, а вот "заглянуть за портьеру" не у каждого хватает духа. Смартфонщики не вздрогнули: честь им и хвала!

на дне воздушного океана сколько можно получить? 1", 0.3" ?

Ю.А. Клевцов называл 0.1".

Смартфон, не смартфон...  надо копать

Сегодня не стоит спорить до драки: чтобы "задуматься", нужно владеть информацией, которую следует осмыслить. А у каждого из нас сегодня слишком "узкий профиль" ...

[Laplase]

Чем длиннее выдержка, тем сильнее размажет точки по матрице. Когда фотографирую интерферограммы, то приходится делать короткие выдержки, на длинных мажет.

Блин, ну дак это же не шумы. Это просто сигнал попадает в разные точки на матрице вследствие тепловых колебаний, колебаний телескопа и пр.

сигнал тонет в шуме, нехватка информационных квантов.

тут еще далеко до квантов, шум считывания сейчас во много раз превосходит энергию кванта. Пока что это не ограничение физики, это ограничение современного техпроцесса.

[nolv]

Я просматривал учебник по машинному зрению. Там было описание и примеры алгоритмов программного устранения аберраций объектива.
Делаются снимки тестового объекта, по ним восстанавливается функция передачи изображения, дальше ко всем получаемым с этим объективом изображениям применяется эта функция, в результате должна получиться фотография не искаженная аберрациями оптической системы.
По-моему очень интересная идея компенсации дефектов ОС программно. Например, можно делать компьютерную корректировку полевой комы или кривизны поля.

[Laplase]

Радиомодемы LoRa, например, работают ниже уровня шумов. Не жарят ватты в лоб, а делают упор на алгоритмы и теорию.

Для этого нужно, чтобы сигнал имел особый тип модуляции. Только тогда его можно эффективно отделять от белого шума. В астрофотографии этот способ неприменим.

[Laplase]

дальше ко всем получаемым с этим объективом изображениям применяется эта функция, в результате должна получиться фотография не искаженная аберрациями оптической системы.

Да, но функция размытия должна быть строго известна заранее, и если она будет слишком быстро меняться этот способ не прокатит. Фактически деконволюция так и осуществляется.

[Boris Green]

1. Шумы. С матрицы снята информация, зашумленная от различных источников (тепловой шум, ЭМ, механические, оптические). Причем, часть шумов периодические (можно найти автокорелляционную функцию и вычесть), а часть - случайные.
2. Я и писал, что упремся в физику мира. Глагол будущего времени.    Рано или поздно, всё упрется в физику.

Чем длиннее выдержка, тем сильнее размажет точки по матрице. Когда фотографирую интерферограммы, то приходится делать короткие выдержки, на длинных мажет.

Блин, ну дак это же не шумы. Это просто сигнал попадает в разные точки на матрице вследствие тепловых колебаний, колебаний телескопа и пр.

сигнал тонет в шуме, нехватка информационных квантов.

тут еще далеко до квантов, шум считывания сейчас во много раз превосходит энергию кванта. Пока что это не ограничение физики, это ограничение современного техпроцесса.

Читал похожее. Делали голограмму матового или рельефного стекла. Потом вычитали этот фронт из снимков. И получали изображение за этим матовым стеклом.   

Делаются снимки тестового объекта, по ним восстанавливается функция передачи изображения, дальше ко всем получаемым с этим объективом изображениям применяется эта функция, в результате должна получиться фотография не искаженная аберрациями оптической системы.

>>функция размытия должна быть строго известна заранее, и если она будет слишком быстро меняться этот способ не прокатит.
Функция размытия для объектива постоянная, скорее всего. Например, SA или астигматизм. 

[ekvi]

эта функция

Она называется "аппаратная". В своей программе РОС я вводил опцию по созданию аппаратной маски объектива телескопа с целью дальнейшей обработки ею снимков. Эта версия называется матРОС: https://yadi.sk/d/7uOuTIa1ehihp.
Но у местных "знатоков" эта работа не нашла поддержки, а у меня у самого нет возможности практиковать астросъёмку. Потом  на эту тему встречалось несколько публикаций, в которых с помощью такой маски астрономы получили на своих снимках заметный эффект в повышении контраста.
Здесь, как и во всём, требуется система, упорство и даже фанатизм.

Как известно, Воронцов-Вельяминов приводил пример, как в 1930е один любитель, сложив 100 негативов Андромеды, полученных им с помощью одиночной линзы Ф100х500 мм, разрешил эту туманность на звёзды. Т.е. "стекинг" справился и с аберрацией линзы, и с турбуленцией атмосферы. Профанам, не зашоренным "терминологией", это внушает уверенность в существовании "золотого ключика".

[ASheff]

сложив 100 негативов Андромеды, полученных им с помощью одиночной линзы Ф100х500 мм, разрешил эту туманность на звёзды.

В юмор

[Laplase]

В юмор

Да это что-то больше походит из разряда фантастики

[Laplase]

Функция размытия для объектива постоянная, скорее всего. Например, SA или астигматизм.

У объектива да, а у атмосферы?

2. Я и писал, что упремся в физику мира. Глагол будущего времени.    Рано или поздно, всё упрется в физику.

Нуу блин, это наверное долго придется ждать . Хотя, может и нет, эра астро-халявы уже настала. Раньше мне и в голову не могло придти, что можно наблюдать галактики и туманности почти в режиме реального времени на экране ноутбука; современные сенсоры в астрокамерах сейчас на секундой выдержке уже показывают то, что глазом ну никак не уловить.

[ekvi]

В юмор

Л.Л. Сикорук и М.Р. Шпольский. Любительская астрофотография. С. 188. Работа выполнена астрономом М.П. Леонтовским.

[ekvi]

Рано или поздно, всё упрется в физику.

Вы не поверите: в физику упёрты физики, а познанию нет предела, как нет предела совершенству.