Может ли деконволюция помочь улучшить видимую резкость зеркальных линз?

Question

Я недавно заказал на eBay зеркальный объектив Samyang 500 мм / f6.3 за £ 80, в основном из любопытства - по крайней мере, это будет интересная игрушка, и я всегда могу ее продать.

Зеркальные линзы часто критикуются за многие вещи, но в основном ощущается недостаток резкости и их «бубликовое» боке. Этот вопрос дает отличное объяснение того, почему препятствия центральной апертуре маскируют пространственные частоты и уменьшают резкость.

Мой вопрос прост - для зеркальной линзы мы [или Самьянг] знаем геометрию линзы довольно точно, и, следовательно, ее функцию разброса точек. Я понимаю, что знание позиции для всех предметов на фотографии необходимо, чтобы «исправить» боке (если вы хотите), но я наивно думал, что мы сможем разработать PSF аналитически или численно, и затем улучшите контрастность путем деконволюции полученных им изображений.

Пока я жду, пока мои линзы появятся на почте (у меня есть больше недели, чтобы уйти!), Я быстро изучил эту идею, используя найденную мной фотографию голубя Камена Кунчева (лицензию Creative Commons), которую я нашел на flickr :

Затем я оценил апертуру камеры:

Вычислила соответствующую ему функцию разброса точек (показана по величине на смешной полу-логарифмической оси, чтобы сделать структуру видимой):

... и использовал его для выполнения регуляризованной слепой деконволюции на основе максимальных правдоподобий для получения следующего «заостренного голубя»:

Теперь, на мой взгляд, это выглядит немного странно . Контраст определенно был улучшен, но это не тот шаг, который можно наивно ожидать. Я поиграл с настройкой размера фильтра - что, очевидно, имеет огромное значение - и я думаю, что это, вероятно, тот случай, когда мой PSF не совсем точен. Конечно, художественно оригинал намного лучше, и я подозреваю, что так будет всегда, но мне кажется странным, что мы не можем исправить известное свойство системы обработки изображений. Что я делаю неправильно?

Есть ли документированные примеры, когда люди пробовали это раньше? Поскольку катадиатропные системы визуализации использовались в телескопах буквально веками, я ожидаю, что есть относительно простой способ повысить «контраст» этих интересных устройств.

(Что произойдет, если вы просто увеличите интенсивность других областей k-пространства изображения?)

EDIT : Возможно, я просто неверно оцениваю апертуру. Ниже приведена еще одна попытка с меньшим кольцом и меньшим препятствием. Существуют ли какие-либо плагины Lightroom, позволяющие легко поиграть с такими вещами из любопытства?

Answer 1

для зеркальной линзы, мы [или Самьянг] достаточно точно знаем геометрию линзы и, следовательно, ее функцию разброса точек.

Первая часть этого предложения, естественно, не порождает вторую. Рассмотрим, например, что большинство линз имеют круглые отверстия (по крайней мере, когда они широко открыты). Все ли изображения на них выглядят одинаково? Они этого не делают, и причина, по которой они этого не делают, заключается в том, что они аберрированы. Зеркальный объектив ничем не отличается.

Ваше второе изображение пончика является лишь частью того, что часто называют обобщенной функцией зрачка. Эта функция - P (x, y) = A (x, y) * e ^ (- i * phi (x, y)) - вы нарисовали A и не знаете априори phi. Ваш алгоритм слепой деконволюции, в зависимости от того, как он построен, может попытаться восстановить фи. В этом случае вы действительно можете вычислить PSF и успешно удалить его влияние с изображения.

Однако есть еще две проблемы. Ваш массив PSF и массив учеников имеют одинаковый размер, и ученик распространяется на весь массив. Это вынуждает вас использовать псевдоним, где Q <2, а ваш PSF не верен. Прежде чем приступить к преобразованию Фурье, вам необходимо дополнить зрачок. </p>

abs в вашем PSF также подразумевает сложность исходного массива PSF. Электромагнитное поле в плоскости изображения является сложным, PSF для этого типа системы нет. Люди либо используют терминологию PSF поля и PSF интенсивности, либо когерентный и некогерентный PSF, чтобы различать их. Вы, кажется, моделируете поле PSF, когда вам нужна интенсивность PSF. Возьмите квадрат моды для (должным образом дополненного) преобразования Фурье обобщенной функции зрачка, чтобы получить PSF интенсивности.

Если у вас это есть, то да, вы можете удалить его с изображения без каких-либо затруднений, только с потерей SNR / увеличением шума.

Расфокусированные PSF необходимо будет смоделировать независимо, а это сложнее.

Answer 2

На самом деле вы можете иметь такие функциональные возможности (включая ваш пользовательский интерфейс) непосредственно в Photoshop через плагин Matlab: https://helpx.adobe.com/photoshop/using/photoshop-matlab.html

Несколько замечаний:

• Обмен кодом и фильтрами действительно помог бы.
• Ваши фильтры выглядят немного грубыми и пикселизированными.
• Я не уверен, что вы должны использовать один и тот же (де) сверточный фильтр для всего изображения, поскольку у вас есть зоны с разной фокусировкой.