DECONVOLUTION Herbert Walter PIXINSIGHT 1.7

DECONVOLUTIONDECONVOLUTION

Herbert WalterHerbert Walter

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PIXINSIGHT 1.7

1. PixInsight Treffen 7. Jänner 20121. PixInsight Treffen 7. Jänner 2012 22

DeconvolutionDeconvolutionDeconvolution versucht Abbildungsfehler (c), verursacht durch die Optik, die Atmosphäre, Nachfüh- rung, usw zurück zu rechnen (a).

Die Graphik zeigt ein theoretisches Modell mit verschiedenen Algorithmen.

Anwenden am linearen Frame.

Je höher das S/N um so besser funktioniert es.

Ev. Masken für Bereiche mit schwachen S/N Verhältnis anwenden.


DeconvolutionDeconvolution

Man benötigt folgende Werkzeuge: Man benötigt folgende Werkzeuge:

1)1) DynamicPSF DynamicPSF (PSF Point Spread Function)(PSF Point Spread Function)

Damit wird der Wert für das Feld StdDev berechnet Damit wird der Wert für das Feld StdDev berechnet

bzw. eine ‚Synthetik PSF Function‘ erstellt, diebzw. eine ‚Synthetik PSF Function‘ erstellt, die

für die Deconvolution benötigt wird. für die Deconvolution benötigt wird.

2)2) DeconvolutionDeconvolution


DynamicPSFDynamicPSF

Basically, there are four methods to obtain a PSF: Basically, there are four methods to obtain a PSF:

Direct measurements of star sizes on the acquired image. Direct measurements of star sizes on the acquired image. Accurate seeing measurements during image acquisition. Accurate seeing measurements during image acquisition. Manual trial-error work. Manual trial-error work. Theoretical models. Theoretical models.

The preferred method is undoubtedly (1): when it comes The preferred method is undoubtedly (1): when it comes to finding an accurate PSF, nothing can compete with to finding an accurate PSF, nothing can compete with direct measurements of what has been recorded on the direct measurements of what has been recorded on the image for point sources.image for point sources.


DynamicPSFDynamicPSFWir beginnen und öffnen das Werkzeug und übernehmen alle voreingestellten Werte.


DynamicPSFDynamicPSFDann klickt man im Bild auf verschiedene Sterne. Die werden dabei markiert und ein Eintrag erscheint in der Tabelle. Nicht alle Sterne sind geeignet und als 1. Auswahlkriterium gilt der Wert in der Spalte A (Amplitude, Helligkeit). Der soll zwischen 0,15 und 0,5 liegen (damit werden zu helle bzw. zu kleine Sterne aussortiert). Das trifft in diesem Fall nur bei Nr. 18 und 23 zu. Jene Sterne, die dieses Kriterium nicht erfüllen werden aus der Tabelle gelöscht. Letztendlich sollten aber mind. 10 Sterne in der Tabelle verbleiben.


DynamicPSFDynamicPSFDas nächste Kriterium zur Auswahl ist der in der linken Spalte derDas nächste Kriterium zur Auswahl ist der in der linken Spalte der

verwendete Algorithmus. Hier sieht man ‚Moffat‘ und ‚Gaussian‘.verwendete Algorithmus. Hier sieht man ‚Moffat‘ und ‚Gaussian‘.

Ich wähle immer den, der in der Überzahl ist und würde in Ich wähle immer den, der in der Überzahl ist und würde in

diesem Fall die Zeilen mit Gaussian löschen.diesem Fall die Zeilen mit Gaussian löschen.

Die Werte für r (roundness), theta (Winkel), beta sollen keineDie Werte für r (roundness), theta (Winkel), beta sollen keine

zu hohe Streuung aufweisen und die Werte von MAD soll sich zu hohe Streuung aufweisen und die Werte von MAD soll sich

innerhalb einer Zehnerpotenz befinden.innerhalb einer Zehnerpotenz befinden.

MAD -MAD -Mean absolute difference between the fitted PSF model function and the actual pixel values in the sampled PSF region. This is an estimate of fitting quality: the smaller this value, the better the achieved function fit.Mean absolute difference between the fitted PSF model function and the actual pixel values in the sampled PSF region. This is an estimate of fitting quality: the smaller this value, the better the achieved function fit.

Das Ziel ist es, Daten für ein robustes PSF Modell zu erhalten.Das Ziel ist es, Daten für ein robustes PSF Modell zu erhalten.



Synthetic PSF function

Alle Zeilen anwählen und auf das blaue Kreissymbol klicken.

Es wird das PSF Model errechnet und als Bild abgespeichert – Bezeichnung PSF.

Dieses Bild wird in der Deconvolution als Grundlage zur Berechnung verwendet (siehe Deconvolution).

Wenn die Auswahl der Sterne abgeschlossen ist, bietet DynamicPSF 2 Methoden zur Berechnung:


DynamicPSFDynamicPSFAverage PSF parameters for selected stars

Wenn wir diesen Button klicken erscheint ein Fenster mit den Parametern des PSF Models.

Hier interessieren mich zur Kontrolle folgende Werte:

N - 19 Sterne wurden zur Berechnung verwendet

A - mittlere Helligkeit der Sterne (min. 0,15 max. 0,3 - 0,5 liegen)

beta - Parameter für das PSF Modell (dient später zum Vergleich)


DynamicPSFDynamicPSFAverage PSF parameters for selected stars

Von Interesse ist aber vor allem der FWHM – Wert.

Daraus wird der Wert für die StdDev berechnet, der für die Deconvolution benötigt wird.

Die Formel lautet: StdDev = FWHM [px] / 2,35482 Beispiel: mittl. FWHM = 2,02 -> StdDev = 2,02/2,35482 = 0,8578



Zur Evaluierung kann man nach der Deconvolution noch einmal DynamicPSF anwenden.

vor Dec nach Dec



The key to evaluate these PSFs is the beta parameter. Note that before The key to evaluate these PSFs is the beta parameter. Note that before deconvolution you had beta values around 6, which is typical for well deconvolution you had beta values around 6, which is typical for well sampled images. After deconvolution, beta has decreased to 1.6 - 1.8. The sampled images. After deconvolution, beta has decreased to 1.6 - 1.8. The beta parameter controls the overall shape of the Moffat fitting function; beta parameter controls the overall shape of the Moffat fitting function; lower beta values lead to narrower function profiles (leptokurtic lower beta values lead to narrower function profiles (leptokurtic distributions).distributions).The following figure shows the difference between two Moffat functions for The following figure shows the difference between two Moffat functions for beta values of 6 and 1.5, respectively. beta values of 6 and 1.5, respectively.

Hier noch ein Statement vom PixInsight Programmierer Juan Conejero:


DeconvolutionDeconvolution

We won't tell you lies: Deconvolution We won't tell you lies: Deconvolution isn't an easy task, and a good job isn't an easy task, and a good job usually requires a lot of testing, usually requires a lot of testing, patience, and systematic work. patience, and systematic work. Definitely, forget Definitely, forget fast foodfast food solutions solutions here, or you'll be wasting your time. here, or you'll be wasting your time.

Nun kommen wir (endlich) zur Deconvolution und als

‚motivierende´ Einleitung eine Aussage von Vincent Paris:


DeconvolutionDeconvolutionJetzt können wir zwischen

2 Methoden auswählen:

a) PARAMETRIC PSF

Hier tragen wir den Wert ein, denn wir in Folie 10 ermittelt haben = 0,8578 (gerundet).

Shape = 2

Wird nicht verändert für DeepSky Objekte

Aspect ratio

Parameter um elongierte Sterne zu korrigieren. Bleibt ansonst auf 1.

b) EXTERNAL PSF

Hier wählen wir das Bild (PSF) – s. Folie 8.


DeconvolutionDeconvolutionDie Einstellungen für Algorithm, Deringing, Wavelet Regularization und Dynamic Range Extension sind für Parametric PSF und External PSF dieselben.

Als Algorithmus für DeepSky Objekte wird Regularized Richardson-Lucy (ausschließlich) empfohlen.

Iterations: (Erfahrungswerte)

Undersampling > 10-20

Oversampling > bis 100

Target: Standard = Luminance(CIE Y)

Wenn man es auf RGB/K anwendet, RGB Workingspace anpassen!


DeconvolutionDeconvolutionBei Anwendung auf ein RGB/K

sind im RGB Workingspace folgende

Einstellungen vorzunehmen:

a) Alle Werte für Luminance Coefficient auf 1 setzen.

b) Use sRGB abwählen und Gamma auf 1.

c) Dreieck auf das Bild ziehen.


DeconvolutionDeconvolutionDer Algorithmus für die Deconvolution erzeugt leider auch Artefakte – am besten sichtbar an Sternen.

zB schwarze Ringe

Zur Vermeidung dienen das nächste Feld – DERINGING.

Die beiden Parameter sind jetzt mit viel Feingefühl (hier sind Zahlen im 100stel und 1000stel Bereich bereits von Bedeutung. Der Default-Wert von 0,1 ist bei meinen Bildern auf jeden Fall zu hoch.

Da braucht man am Anfang einiges an Geduld!

Helle Sterne können mittel Deringing nicht immer ausreichend vor Artefakten geschützt werden. Hierzu dient das ‚Local deringing‘. Dazu erstellt man eine Sternenmaske, die genau die Sterne abdeckt. Mittels ‚Local amount‘ kann man die Deckkraft der Maske einstellen.


DeconvolutionDeconvolutionMit Wavelt Regularization kann man das Rauschen, das unweigerlich mit Deconvolution verbunden ist, unter Kontrolle halten.

Hier sind die Default – Werte meistens schon eine sehr gute Annäherung und 2 Wavelet layers sind normalerweise ausreichend. Generell soll die Anzahl der Wavelet layers so gering wie möglich sein.

Da ist auch Probieren angesagt.

Noise threshold: trennen von Signal und RauschenFür Layer 1 und 2 ist dieser Wert max.3, meistens kleiner.Bei undersampled Images – sorgfältig auswählen,

oversampled – nicht so kritisch


DECONVOLUTIONDECONVOLUTIONsigmaThe standard deviation of the image after the last deconvolution iteration. This value should decrease between successive iterations. If it increases, then the procedure is locally divergent.deltaThe ratio of improvement in standard deviation between the previous and current iterations. This value is equal to:delta = (sigma_prev - sigma)/sigmaand should always be positive. If it is negative, then the procedure is locally divergent.noiseThe estimated standard deviation of the noise (either assuming a Gaussian or a Poisson noise model, depending on your choice in regularization parameters). This value should decrease between successive iterations.significantThis measures the amount of significant structures in the image. Significant structures are what we are trying to improve with regularized deconvolution. This number should decrease between successive iterations.

In der Prozess Console werden die Werte der jeweiligen Iterationen angezeigt – KONTROLLE!


DynamicPSFDynamicPSFUseful links

Hier ist alles erklärt – EIN MUSS!

http://pixinsight.com/doc/tools/DynamicPSF/DynamicPSF.html ONLINE VERSION

Diese Hilfe ist auch direkt beim Tool enthalten.

http://pixinsight.com/forum/index.php?PHPSESSID=781b5c15419df9479c660a0cda0c733c&topic=3261.0


DeconvolutionDeconvolutionUseful links

Der beste Link, den ich gefunden habe:

Deconvolution: http://pixinsight.com/examples/deconvolution/Gemini-NGC5189/en.html Step 7(!)

Erklärung Parameter: http://blog.deepskycolors.com/PixInsight/Deconvolutions.html

Bsp für RGB: http://pixinsight.com/forum/index.php?topic=2727.msg18512#msg18512

RGB Workingspace: http://pixinsight.com/examples/deconvolution/Gemini-NGC5189/en.html STEP 4 (!)

Deconvolution – Mond: http://pixinsight.com/examples/deconvolution/moon/en.html

Documents

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