Einleitung. BildVERarbeitung. BildBEarbeitung. Astrofotografie Farbkanäle gezielt manipulieren
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- Berthold Holtzer
- vor 6 Jahren
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Transkript
1 Einleitung BildVERarbeitung Bildanalyse Bildrestauration Photometrische Auswertung Objektdetektion Kompression BildBEarbeitung Astrofotografie Farbkanäle gezielt manipulieren Folie 1
2 Einleitung Astronomische Bildverarbeitung Filterung - Image Denoising (Entfernen von Bildrauschen, Photometrie) - Kontrastverbesserung - Deconvolution ( Bildschärfung ) - Inverse Filterung - Regularisierung - Statistische Methoden (Bayes, Entropie, ) - Super-Resolution - Bildkomprimierung - Übermitteln von Daten (Sonden), Bilddatenbanken Compressed Sensing USW. Folie 2
3 CCD-Kamera Charakterisierung Noise characteristics of CCD camera Total standard deviation <n camera > of camera noise: < n >= < n shot > + < n read > + < n pattern Camera > Pattern noise (fixed pattern noise and photoresponse non-uniformities) manifests as a spatial non-uniformity Poisson-noise (quantum nature of light) P( X = x) = x m m - -l e x! E(X) = l, Var(X) = l Gaussian read-out-noise (camera electronics) Var(X) = const. where l is the average number of occurrences (e.g. number of generated photoelectrons on the CCD) Folie 3
4 CCD-Kamera Charakterisierung Noise characteristics of CCD camera Photon transfer technique Conversion of photon numbers to CCD gray levels Plot of random noise as a function of mean signal. It gives the conversion constant used to convert relative digital units generated by the camera into absolute physical units of electrons/photons. As the illumination onto the CCD is increased, the noise becomes dominated by the shot noise/photon noise associated with the random arrival of photons Camera holder Polarisation filter pair Stepper motor Diffuser Halogen light (stabilised) Electronics Fig.2: Measurement device for PTC Folie 4
5 CCD-Kamera Korrekturen Flatfield-Korrektur Folie 5
6 Bildvorverarbeitung Image Stacking Verbesserung des SNR! Folie 6
7 Bildvorverarbeitung Drizzle Superresolution / dithering Folie 7
8 Image Denoising Folie 8
9 Image Denoising Linear Filtering Degree of smoothing depends on size of filter kernel 3x3, 5x5 and 7x7 filter kernel Folie 9
10 Image Denoising Image transform FOURIER transform x x 2D-FFT y y Ortsraum (Orts-)Frequenzraum Folie 10
11 Image Denoising Image transform FOURIER transform Folie 11
12 Image Denoising Image transform WAVELET transform Folie 12
13 Image Denoising MULTIRESOLUTION Scale 5 Scale 4 Scale 3 Scale 2 Scale 1 Folie 13
14 Image Denoising density/intensity estimate photon limited imaging Folie 14
15 Image Denoising density/intensity estimate photon limited imaging Folie 15
16 Image Denoising density/intensity estimate photon limited imaging Folie 16
17 Image Denoising Dictionary Learning Folie 17
18 Image Denoising Dictionary Learning Folie 18
19 Deconvolution Folie 19
20 Deconvolution ( Bildschärfung ) OBJEKTRAUM BILDRAUM perfektes Bild PSF (Punktverschmierungsfunktion) unscharfes Bild Ein Punkt im Objektraum wird nicht auf einen Punkt im Bildraum abgebildet, sondern auf eine mehr oder weniger ausgedehnte Fläche variierender Intensität. Folie 20
21 Deconvolution ( Bildschärfung ) Point Spread Function (PSF) in Astronomy I observed = I real PSF Easy to measure and model from several stars usually present in astro-images Determines the spatial resolution of an image Commonly used for image matching and deconvolution Ideal PSF if no atmosphere FWHM ~ 1.22 x l/d < 0.1" (8m telescope) Atmospheric turbulence broadens the PSF Gaussian PSF with FWHM ~ 1" Folie 21
22 Deconvolution ( Bildschärfung ) Point Spread Function (PSF) in Astronomy Observed PSF Inverse filter Richardson-Lucy Problem: not constant over time! 4 th object! Folie 22
23 Deconvolution Image Restoration Folie 23
24 Deconvolution Image Restoration MATLAB image processing toolbox! PSF original deblurred Folie 24
25 Deconvolution Image Restoration Wavelet based results Folie 25
26 Deconvolution Image Restoration Folie 26
27 Deconvolution Image Restoration Folie 27
28 Deconvolution Image Restoration Folie 28
29 Detection Folie 29
30 Detection Folie 30
31 Detection Folie 31
32 Detection Folie 32
33 Detection Folie 33
34 Detection Folie 34
35 Detection Object Identification Folie 35
36 Detection Object Identification Folie 36
37 Detection wavelets on the sphere Folie 37
38 Compression Folie 38
39 Compression Folie 39
40 Compression Bildkompression Folie 40
41 Compression Information - Entropie Folie 41
42 Compression Information - Entropie Background Fluctuation Analysis Folie 42
43 Compressed Sensing Folie 43
44 Compressed Sensing Folie 44
45 Compressed Sensing Jedes Pixel entspricht einer Messung Anstatt alle Pixel eines Bildes aufzunehmen, werden nur Linearkombinationen dieser Pixel aufgezeichnet (Messung) Folie 45
46 Compressed Sensing > Anstatt alle Pixel eines Bildes aufzunehmen, werden nur Linearkombinationen dieser Pixel aufgezeichnet (Messung) Folie 46
47 Compressed Sensing Folie 47
48 Compressed Sensing Single Pixel Camera (RICE University) Folie 48
49 Compressed Sensing Inpainting Folie 49
50 Compressed Sensing Folie 50
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