Что является ограничивающим фактором разрешения изображения? - Фотопедия
0 голосов
/ 02 августа 2014

Что является ограничивающим фактором?

Например (мысленный эксперимент) Если мы на расстоянии 200 метров от дерева (давайте представим, что оно совершенно неподвижно) и мы берем экспозицию в течение недели, разве мы не должны собирать достаточно фотонов, чтобы обеспечить детализацию дерева с очень высоким разрешением?

Ответы [ 4 ]

4 голосов
/ 02 августа 2014

В дополнение к отличному ответу Майкла о дифракции, существует огромное количество других эффектов, которые будут ограничивать ваше разрешение; Вот список мозгового штурма:

  • Что вы используете для записи изображения? Практические ответы здесь: либо пленка с конечным размером зерна и, следовательно, конечным разрешением, либо цифровой датчик с конечным числом пикселей и, следовательно, конечным разрешением.
  • Что между тобой и этим деревом? Если там есть воздух, вы получите все виды изменяющихся эффектов преломления (подумайте о тепловом тумане), когда воздух и земля будут теплыми и прохладными, что они, безусловно, будут делать в течение недели.
  • Все виды аберраций , кроме дифракции в объективе.

Или другими словами, чтобы ответить на вопрос в названии, а не на ваше предположение о количестве фотонов: существует большое количество эффектов, которые ограничивают разрешение; если вы хотите получить действительно четкое фото, вам нужно понять достаточно, чтобы понять, какое из них наиболее значимо в вашей конкретной ситуации, и поработать над уменьшением эффекта этого.

4 голосов
/ 02 августа 2014

Дифракция ограничивает способность объектива отдельно распознавать соседние детали изображения. Длина экспозиции или комбинирование отдельных изображений не могут преодолеть это.

По существу, из-за дифракции точечный источник света (то есть небольшая деталь изображения) генерирует этот сигнал на сенсоре:

enter image description here

Две детали, которые находятся достаточно далеко друг от друга, чтобы быть разделенными:

enter image description here

Но если они находятся слишком близко друг от друга, по сигналу невозможно определить, есть ли два отдельных сигнала или один большой:

enter image description here

2 голосов
/ 03 августа 2014

В теории нет предела, если количество собранных фотонов может быть сколь угодно большим, а объект неподвижен. Дифракционный предел и дефекты линзы могут быть обойдены деконволюцией. Ограничения, связанные с конечным размером пикселя, можно устранить с помощью методов суперразрешения. Здесь вы делаете несколько экспозиций, когда камера смещается так, что изображение сдвигается на некоторую долю длины пикселя. Затем их можно объединить в изображение с большим количеством пикселей, чем у датчика камеры.

Для решения проблемы звездных объектов Леон Люси имеет , показанное здесь , что разрешение, которое может быть получено с использованием N фотонов в пределе, когда N переходит в бесконечность, ведет себя как N ^ (- 1/8) , На основании численных экспериментов с использованием метода деконволюции Ричардсона-Люси он получает оценку для числа фотонов, необходимых для получения разрешения, в x раз превышающего дифракционное ограниченное разрешение N = 1,4 * 10 ^ 6 (0,2 / х) ^ 8. Тот факт, что число необходимых фотонов увеличивается как восьмая степень, означает, что увеличение разрешения на большой коэффициент на практике невозможно. Астрономам нужно инвестировать в большие телескопы, чтобы увидеть больше деталей.

Следует отметить, что эти методы лучше всего работают для разрешения точек, подобных объектам или объектам, для которых известна мелкомасштабная структура. Таким образом, в случае дерева, чтобы получить максимальную отдачу от деконволюции, у вас должна быть модель того, как выглядят листья, ветви и т.д. Если на рисунке видно едва видимое дерево с трудно различимыми ветвями и листья слились в одно большое зеленое пятно, теоретически вы можете сделать дерево с видимыми листьями. Но для этого необходимо указать модель возможных форм, которые могут иметь листья.

0 голосов
/ 04 августа 2014

Массив Байера не помогает в проблеме дифракции. Синий свет имеет самую короткую длину волны и поэтому меньше страдает от дифракции, чем зеленый или красный. «Обычный» датчик с самым высоким разрешением будет чувствителен к синему свету. Но в дополнение к потере цвета изображения выглядят немного странно, потому что синий цвет дает лишь около 10% яркости.

Если вы хотите пойти еще более нетрадиционно, вам придется отказаться от съемки в видимой части спектра и перейти к ультрафиолетовому излучению. CoastalOpt имеет превосходные 60 мм, которые могут обрабатывать от ультрафиолетового до инфракрасного излучения. Я предположил бы, что линза, оптимизированная только для ультрафиолета, была бы феноменальной, и IIRC использовал бы кварцевую оптику. Конечно, вам также понадобится датчик, оптимизированный для ультрафиолетового излучения ....

Добро пожаловать на сайт Фотопедия, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...