Возможности оптики косморазведчиков

[dmdimon]

Об измерении разрешающей способности чего идёт речь в руководстве? Снимков или камер?

Материалов на входе программы

[cross-track]

dmdimon пишет:
вот этот пассаж:
"средний тоновой контраст δD или δВ, в единицах плотности или кодах яркости;
интервал оптических плотностей или кодов яркости, ∆D или ∆В в единицах плотности или кодах яркости."
плюс единицы измерения на гистограмме:
 
 толсто намекают нам - что есть "коды яркости"

На приведенной гистограмме по оси абсцисс отложены коды яркости; для 8-битного изображения имеем 256 кодов яркости (или levels, или digital numbers). Тоновый контраст можно тупо вычислять как разность кодов яркости соседних участков, а затем посчитать среднее значение. Но я не хочу гадать, интересно, как тоновый контраст вычисляется на самом деле?

вот этот пассаж:
"маркировка измерительных трасс;
выполнение измерений по графику частотно-тоновой характеристики (ЧТХ) или по денситометрическому профилю (ДП) трассы; "
намекает нам на измерения вдоль профиля, профиль оператору рекомендовано выбирать с наимельчайшими деталями.
Судя по тому, как проводятся измерительные трассы (для ЧТХ), речь идет о "тестировании тракта прямоугольным импульсом"

Судя по тому, что на приведенном вами скриншоте окошка "Окно измерений по графику ЧТХ в режиме «Оптимальный»" мы видим ось абсцисс в пространственной частоте и ординат - в "разности кодов яркости" (которая есть разновидность контраста, удобная для сравнения например с порогом различения или чем-то в этом духе) - мы имеем нечто наподобии MTF.
Только это, судя по всему, БПФ картинки вдоль трассы измерения. На это намекает форма кривой и методика измерений на графике. Непонятно, зачем там оператор с мышью - неужто "первый справа минимум" софтина сама не найдет? Бог с ним.

Не хотелось бы гадать, не зная "физику" ЧТХ, но наличие локального минимума кривой ЧТХ наводит мысль на границу первого дифракционного минимума. Или есть другие причины для такого минимума?

опс. Забыл, о чем исходный вопрос...

Было несколько вопросов.
Что такое ЧТХ?
Как определяют разрешение при помощи ЧТХ? Есть много определений того, чтО понимать под разрешением камеры; есть много методик определения разрешения. Наверное, где-то описана и методика определения разрешения по методу ЧТХ. Если этот метод попал в официальное Руководство, то вряд ли это какой-то малоизвестный самопал, а должен был где-то апробироваться и публиковаться. Вот только где?

[dmdimon]

cross-track пишет:
Не хотелось бы гадать, не зная "физику" ЧТХ, но наличие локального минимума кривой ЧТХ наводит мысль на границу первого дифракционного минимума. Или есть другие причины для такого минимума?

http://dspsys.org/fourier/58-ftexamples
Знакомый график, верно?
ЧТХ - это фактически АЧХ тракта. Соответственно, поскольку тракт у нас реальный - импульс не прямоугольный и имеет максимальную частоту при разложении - "первый справа максимум".
Только график по абсциссам - не в частоте (Гц), а в лин/мм или что там, не помню, а амплитуда в "кодах яркости".
То-есть если комплекс, получающий изображения, представить себе как ФНЧ (так и есть) - они определяют
комбинацию частота среза/амплитуда - т.е. каково максимальное разрешение и какой контраст обеспечивает система на этом разрешении. Явно не написано, но все это насколько я понимаю делается в привязке к частоте дискретизации - т.е.  если пиксели в файле недостаточно "мелкие" - то что будет мерять система мне не вполне понятно.
В общем, я бы сказал, что она ориентирована на несколько несбалансированный комплекс, в котором "оцифровывающая" часть (сенсор, сканер) заведомо не хуже (а скорее-лучше) чем аналоговая (оптика/пленка/атмосфера)

Собственно, выбор измерительной траектории на снимке у них решает простую задачу - получить максимум "крутых" фронтов для четкого выявления первого максимума - т.е. верхней пропускаемой частоты.

[cross-track]

dmdimon пишет:

cross-track пишет:
Не хотелось бы гадать, не зная "физику" ЧТХ, но наличие локального минимума кривой ЧТХ наводит мысль на границу первого дифракционного минимума. Или есть другие причины для такого минимума?

http://dspsys.org/fourier/58-ftexamples
Знакомый график, верно?
ЧТХ - это фактически АЧХ тракта. Соответственно, поскольку тракт у нас реальный - импульс не прямоугольный и имеет максимальную частоту при разложении - "первый справа максимум".
Только график по абсциссам - не в частоте (Гц), а в лин/мм или что там, не помню, а амплитуда в "кодах яркости".
То-есть если комплекс, получающий изображения, представить себе как ФНЧ (так и есть) - они определяют
комбинацию частота среза/амплитуда - т.е. каково максимальное разрешение и какой контраст обеспечивает система на этом разрешении. Явно не написано, но все это насколько я понимаю делается в привязке к частоте дискретизации - т.е. если пиксели в файле недостаточно "мелкие" - то что будет мерять система мне не вполне понятно.
В общем, я бы сказал, что она ориентирована на несколько несбалансированный комплекс, в котором "оцифровывающая" часть (сенсор, сканер) заведомо не хуже (а скорее-лучше) чем аналоговая (оптика/пленка/атмосфера)

Собственно, выбор измерительной траектории на снимке у них решает простую задачу - получить максимум "крутых" фронтов для четкого выявления первого максимума - т.е. верхней пропускаемой частоты.

Если входной сигнал - прямоугольник, то спектр имеет локальные минимумы. Но при этом положение первого (для конкретности) локального минимума будет зависеть от ширины входного импульса. В Руководстве, насколько я понимаю, не делается упор на супертонкие протяженные объекты (где собственная ширина несущественна по сравнению с размытием), допускаются любые линейные объекты, преимущественно с выраженными резкими краями.
То, что Вы написали, справедливо и для MTF, соответствующей прямоугольной PSF. Вот посмотрите, на рисунке слева приведены три PSF, и одна из них - прямоугольная. Только для нее результирующая MTF справа имеет локальные минимумы. Для "более реальных" PSF таких минимумов не просматривается.



Можно рассмотреть не PSF, а LSF, причем как от очень тонкого объекта, так и "краевую" одностороннюю LSF, полученную от объекта с одним краем. При этом край может быть идеально резким (как у прямоугольной PSF), или быть слегка сглаженным. В результате получается MTF, которая только для идеально резкого края у LSF имеет локальные минимумы:





Так что вопрос о том, откуда взялся локальный минимум у ЧТХ, у меня, увы, остался.

[dmdimon]

cross-track пишет:
Если входной сигнал - прямоугольник, то спектр имеет локальные минимумы. Но при этом положение первого (для конкретности) локального минимума будет зависеть от ширины входного импульса.

высшая гармоника при разложении в спектр квазипрямоугольного импульса зависит от крутизны склонов (при сглаженных углах). Ее они и ищут. Положение ее определяется не шириной импульса, а именно крутизной фронта/спада.
Графики, которые вы приводите - это MTF, я я говорю про АЧХ. Собственно, если буквы в их аббревиатуре переставить, все встанет на свои места: амплитудно-частотная характеристика - тонально-частотная характеристика (при том, что тон и есть амплитуда яркости)

[cross-track]

dmdimon пишет:

cross-track пишет:
Если входной сигнал - прямоугольник, то спектр имеет локальные минимумы. Но при этом положение первого (для конкретности) локального минимума будет зависеть от ширины входного импульса.

высшая гармоника при разложении в спектр квазипрямоугольного импульса зависит от крутизны склонов (при сглаженных углах). Ее они и ищут. Положение ее определяется не шириной импульса, а именно крутизной фронта/спада.
Графики, которые вы приводите - это MTF, я я говорю про АЧХ. Собственно, если буквы в их аббревиатуре переставить, все встанет на свои места: амплитудно-частотная характеристика - тонально-частотная характеристика (при том, что тон и есть амплитуда яркости)

Скажите, а для чего тогда выше Вы сослались на http://dspsys.org/fourier/58-ftexamples , и спросили: "Знакомый график, верно?"Перекопирую оттуда пару графиков:


Рисунок 1 – Прямоугольный импульс

Рисунок 2 – Амплитудный спектр прямоугольного импульса

Сравните графики с Вашей же ссылки: чем уже импульс, тем шире спектр. Это именно то, о чем я написал, разве не так?

[dmdimon]

cross-track пишет:
Рисунок 2 – Амплитудный спектр прямоугольного импульса

Имелось в виду, что его правая (положительная) часть и отображается в "окне измерений по графику ЧТХ"

Сравните графики с Вашей же ссылки: чем уже импульс, тем шире спектр. Это именно то, о чем я написал, разве не так?

ширина спектра определяется все-таки той частью импульса, которая дает наивысшие гармоники. Для сглаженного прямоугольного импульса это фронты-спады. По памяти.

[cross-track]

dmdimon пишет:

cross-track пишет:
Рисунок 2 – Амплитудный спектр прямоугольного импульса

Имелось в виду, что его правая (положительная) часть и отображается в "окне измерений по графику ЧТХ"

Это я понимаю. Поэтому я и привел Вам аналогичные графики с MTF, где видно, что спектральная кривая имеет выраженные локальные минимумы только для прямоугольного входного сигнала. Для гаусоподобного входного импульса (или PSF. или LSF) таких минимумов мы видеть не будем.

Сравните графики с Вашей же ссылки: чем уже импульс, тем шире спектр. Это именно то, о чем я написал, разве не так?

ширина спектра определяется все-таки той частью импульса, которая дает наивысшие гармоники. Для сглаженного прямоугольного импульса это фронты-спады. По памяти.

Так на входе у нас далеко не прямоугольный импульс, пусть даже сглаженный. На входе - гаусоподобный входной импульс, для которого высокочастотные гармоники очень слабые (с очень слабой энергетикой), и поэтому они на АЧХ почти не видны. Посмотрите на хвосты АЧХ для таких входных сигналов - это практически плавно ниспадающие кривые. Какие уж там минимумы...

[dmdimon]

cross-track пишет:
Так на входе у нас далеко не прямоугольный импульс, пусть даже сглаженный. На входе - гаусоподобный входной импульс,

посмотрите внимательнее, как они рекомендуют проводить трассы промера и какие промеры бракуют )

[Stalky]

РДО ФОРУМ НК Т/Х КАНАБИСЛЕС
СВЯЗИ ТЯЖЕЛЫМИ ЛЬДАМИ РАЙОНЕ АРХИПЕЛАГА СИМИЛАН 
ВСЛЕДСТВИИ  УТЕЧКА  ЦИСТЕРНЫ ПИТЬЕВОГО. КОНЬЯКА
ЭКИПАЖ. СОЖАЛЕЕТ  ВОЗМОЖНОСТИ. УЧАСТИЯ. ЗАЧЕТНОМ  БРЕДЕ
ДЕРЖИТЕСЬ ТЧК  МЫСЛЕННО ВАМИ  ВСКЛ = КМ STALKY

[cross-track]

dmdimon пишет:

cross-track пишет:
Так на входе у нас далеко не прямоугольный импульс, пусть даже сглаженный. На входе - гаусоподобный входной импульс,

посмотрите внимательнее, как они рекомендуют проводить трассы промера и какие промеры бракуют )

Это я видел. Что конкретно Вы хотите сказать?

[dmdimon]

трассы - через искусственные объекты (именно что прямоугольный импульс по яркости), брак - по отсутствию минимума.

[dmdimon]

Stalky пишет:
РДО ФОРУМ НК Т/Х КАНАБИСЛЕС
СВЯЗИ ТЯЖЕЛЫМИ ЛЬДАМИ РАЙОНЕ АРХИПЕЛАГА СИМИЛАН
ВСЛЕДСТВИИ УТЕЧКА ЦИСТЕРНЫ ПИТЬЕВОГО. КОНЬЯКА
ЭКИПАЖ. СОЖАЛЕЕТ ВОЗМОЖНОСТИ. УЧАСТИЯ. ЗАЧЕТНОМ БРЕДЕ
ДЕРЖИТЕСЬ ТЧК МЫСЛЕННО ВАМИ ВСКЛ = КМ STALKY

)))

[cross-track]

dmdimon пишет:
трассы - через искусственные объекты (именно что прямоугольный импульс по яркости), брак - по отсутствию минимума.

 Прямоугольный импульс по яркости никак не связан с качеством оптической системы. Для идеальной камеры с идеальным сенсором и для  расфокусированной камеры  входной прямоугольный импульс по яркости один и тот же. Дело не в  прямоугольности входного импульса по яркости, а в том, резкий ли край констрастной границы выходного сигнала, или расплывчатый.
Кстати, можно снимать не протяженные линейные системы, а точечные, вроде звезд на темном небе. В идеале звезда засвечивает один пиксель, а в реальности - колокообразную область, например, размером 10х10. Распределение яркости пикселей в такой области есть не что иное, как PSF, из которой нет никаких проблем получить  LSF, а из LSF вычислить  MTF. Как видите, здесь нет никакого прямоугольника, размер которого определяет положение первого минимума АЧХ, да и локальных минимумов  на хвосте практически тоже не будет. Ведь чисто гаусовый входной импульс дает спектр тоже в виде гаусовой кривой, с плавно спадающими хвостами. Где здесь вообще прямоугольник?

[dmdimon]

cross-track пишет:
резкий ли край констрастной границы выходного сигнала

Так именно его они и анализируют. Я же говорю - определение АЧХ тракта по прямоугольному импульсу на входе. На выходе - сглаженный прямоугольник, или, при малой скважности, ваш колокол. Совсем не факт, что гауссиана, кстати.


В данном случае вход анализируемой системы - объект на земле, выход - файл, который кушает программа.


ps Да, они не по одному импульсу анализируют на самом деле, но принцип ровно тот-же.

[dmdimon]

в общем, практика - лучший критерий.
Берем картинку, размещенную в ветке Stalky,


делаем ее чб для простоты, вырезаем однопиксельную горизонтальную строку посередине, смотрим на правую половину magnitude компонента БПФ (сглажен, отнормирован, неаккуратно):

как видите, все обещанное мной - на месте. Правда, характер распределения не совпадает с графиком из источника... Не знаю, может это связано с тем, что у них короткие пути промера.

[cross-track]

dmdimon пишет:

cross-track пишет:
резкий ли край констрастной границы выходного сигнала

Так именно его они и анализируют. Я же говорю - определение АЧХ тракта по прямоугольному импульсу на входе . На выходе - сглаженный прямоугольник, или, при малой скважности, ваш колокол. Совсем не факт, что гауссиана, кстати.

Если бы скважность была очень малой, такой, чтобы поперечныый размер входного импульса был соизмерим с линейным размером одного пикселя, то тогда ширина этого импульса была бы соизмерима с размером одного пикселя, и в выходном спектре содержалась бы информация о размытии сигнала в окрестности одного пикселя (или в окрестности "однопиксельной линии"). Однако в Руководстве нет рекомендаций относительно выбора  линейных объектов только  в виде линий; допускаются прямоугольники зданий и т.п. Если бы при этом анализировалась АЧХ в чистом виде, то первый лепесток АЧХ имел бы ширину, обратно пропорциональную ширине прямоугольного здания. Какой в этом смысл?

Про гауссиан: это такая же идеализация, как и прямоугольный входной импульс. Это модельный импульс; в реальности имульс отличается от гауссиана, так же, как реальный импульс отличается от прямоугольного.

В данном случае вход анализируемой системы - объект на земле, выход - файл, который кушает программа.

ps Да, они не по одному импульсу анализируют на самом деле, но принцип ровно тот-же.

[cross-track]

dmdimon пишет:
в общем, практика - лучший критерий.
Берем картинку, размещенную в ветке Stalky,
делаем ее чб для простоты, вырезаем однопиксельную горизонтальную строку посередине, смотрим на правую половину magnitude компонента БПФ (сглажен, отнормирован, неаккуратно):
 
как видите, все обещанное мной - на месте. Правда, характер распределения не совпадает с графиком из источника... Не знаю, может это связано с тем, что у них короткие пути промера.

Насколько я понимаю, в источнике выбираются короткие участки (короткие трассы) для того, чтобы оно содержали только объекты с контрастными границами. Все остальные объекты дадут "шум", который забивает ту целевую АЧХ, из которой вытягивается разрешение. Выша картинка это хорошо иллюстрирует.

[Сергио]

фото с подложками - может наш ПВО прохлопали глобального орла?

[G.K.]

Сергио пишет:
фото с подложками - может наш ПВО прохлопали глобального орла?

Не думаю. Трапы вроде как всего несколько пикселей, если ширина хотя бы метра два- то уже в 0.5 укладываемся...