Aberraatioiden suodatin

[jaava]

Jäi kaivelemaan tuo vk:n säikeessä esittämäni  ajatus suodattaa diffraktioita ja optiikan geometriasta johtuvia vääristymiä kuvassa ohjelmallisesti. Erityisesti geometrian aiheuttamat vääristymät, siis ne jotka johtuu itse suunnitteluun liittyvistä (erotuksena tuotantotoleranssit) ratkaisuista olisivat varsin eksakti kohde. Diffraktiossa jää aina spekulaatiota siitä mitkä kaikki on huomioitu ja missä suhteessa, mutta saattaispa olla sekin ihan kelpo kohde kokeiltavaksi.

Vaikka kaukoputken suunnittelussa tähdätään (usein) difraktiorajoitteisuuden täyttymiseen, niin tällä menetelmällä siihen ei olisi tarvetta. Tehdään vaan pallopinnoilla Herschelian- tai Kutter Schiefspiegler-tyyppinen (ei kuvausalassa olevaa varjostavaa toisiopeiliä) off-axis putki pallopeileillä ja otetut kuvat ajateaan geometriasta johtuvat vääristymät korjaavan suodattimen läpi. Ei tarvitse tyytyä edes hitaaseen optiikkaan,  f/4 käy siinä missä  f/20.

Menetelmä voisi olla seuraava: Kunkin kameran pikselin kohdalla "päätetään" pinnan muoto joka jaetaan "riittävän" moneen osaan, joille kullekin jaetaan fotoneja geometrian määräämässä suhteessa (vrt esim pistediagrammi, tai mitä se suomeksi on. Tarkoitan Spot diagram:ia). Tämän jälkeen kunkn osan fotonit siirretään joko analyyttisellä tai yksinkertaisemmin vaikka ray-tracing tyyppisellä menetelmällä takaisen linssistön/peilistön läpi taivaalle, johon suodatettu kuva muodostuu. Koska kustakin pikselin osasta on useampi tie takaisin taivaalla olevalle kuvatasolle ja johon ne päätyvät hieman eri kohtiin, jaetaan fotonit eri teille jakauman avulla, joka puolestaan määräytyy optiikan geometriasta.

Kunkin pikselin kohdalla "päätettävä" pinnan muoto ei ole aina ihan yksikäsitteinen (optiikasta riippuen). Samoin optimaalinen määrä osia johon pikseli on jaettava on varmasti riippuvainen optiikan geometriasta: Osassa kuva-aluetta ei ole juuri lainkaan vääristymää, jolloin pikselin voi ottaa sellaisenaan suodatettuun kuvaan.

Menetelmällä voi nostaa myös suodatetun kuvan pikselimäärää koska optiikan geometriaan sisältyy tietoa siitä kuinka yksittäinen pikseli on muodostunut.

Onko enää tarvetta kalliille diffraktiorajoitteisille teleskooppirakenteille - onko ne enää jäänne visuaalisen havainnoinnin ja kemiallisten kameroiden ajalta? Eikös Hubblekin käytä tällaista menetelmää.

Loppukärjistellen,
JV

[Wezen]

Mukava, kun joku heittää tällaisia pohdintoja muidenkin pureskeltavaksi, tässä tapauksessa en kuitenkaan heti nielaise.

Periaate taitaa toimia ihan hyvin, jos tiedetään, etä ollaan kuvaamassa pistemäistä kohdetta. Silloin kyllä voidaan optinen systeemi tuntien laskea fotonien kulku systeemin läpi ja vaikka takaisin ja eiköhän sen diffraktionkin voi melko eksaktina fysikaalisena ilmiönä suodattaa pois. Eli himmeästäkin pistemäisestä kohteesta tulevat fotonit saadaan tehokkaasti kerättyä ja kohde erotettua taustataivaasta.

Entäpä kun kuvataan mielivaltaisen muotoista tuntematonta kohdetta? Kennon eri pikseleihin tupsahtelee eri määrä fotoneita. Mistäs nyt tiedetään, ovatko ne tupsahtaneet juuri tuohon pikseliin kuvausvirheen vai kohteen todellisen muodon, valoisuusjakautuman yms. perusteella? Enää ehdotettu systeemi ei mielestäni voi tuottaa todellisuutta vastaavaa kuvaa kohteesta.

Hubblen epäonnistunut optiikka on ehkä ensimmäisessä vaiheessa parsittu tietojenkäsittelyn keinoin. Kuitenkin sinne lennätettiin myös korjausoptiikka ja vasta sen jälkeen alettiin saada kunnollisia kuvia kulmaläpimitaltaan suurista kohteista.   

[weskuli]

Voi vaan todeta että entropian kasvu kertoo ajan suunnan.

:) Tässäpä hieno pala fysiikan- ja elämänfilosofiaa tarjottavaksi koululaisille / opiskelijoille. Kiitos!

t. Vesa Korhonen

[jaava]

Jokainen piste on pistemäinen - pikselin osanen edustaa pistettä. Kun pikselin osasen fotoneja lähetetään optiikkaan takaisin, jaukauu ne eri lähtösuuntiin tavalla jonka optiikan geometria määrää.

Mitä tietoa fotonista menetetään kun se tallettuu CCD:n kaivoon? Ainakin sen vaihe kun se superponoituu muiden samassa aikaikkunassa olevien fotonien kanssa, ja jää lopulta resultanttisena suureena edustamaan kaivon vastaanottamia aallonpituuksia.

JV

[MikkoM]

Jos on kaksi videokameraa, toisella otetaan kuvaa kohteen lähellä olevasta verrokki tähdestä ja toisella kohteesta, voiko algoritmillisesti poistaa ilmakehän aiheuttamia häiriöitä kohdekuvasta käyttäen verrokkitähden vääristymää apuna ?

[Wezen]

Jokainen piste on pistemäinen - pikselin osanen edustaa pistettä. Kun pikselin osasen fotoneja lähetetään optiikkaan takaisin, jaukauu ne eri lähtösuuntiin tavalla jonka optiikan geometria määrää.

Mitä tietoa fotonista menetetään kun se tallettuu CCD:n kaivoon? Ainakin sen vaihe kun se superponoituu muiden samassa aikaikkunassa olevien fotonien kanssa, ja jää lopulta resultanttisena suureena edustamaan kaivon vastaanottamia aallonpituuksia.

JV

CCD:lle tallettuvasta fotonista menetetään tieto siitä, mistä suunnasta se tuli; silloin sen virtuaalinen lähettäminen tulosuuntaan, optiikan virheiden laskennallinen korjaaminen ja todellisuutta vastaavan kuvan muodostaminen on mielestäni mahdotonta. Jos joku olisi keksinyt jonkinlaisen vaikkapa kahdesta peräkkäisestä fotoniseulasta koostuvan ilmaisimen, joka ilmaisee saman fotonin kaksi kertaa, olisi fotonin tulosuunnan mittaaminen mahdollista. Taitaa kuitenkin sotia perusfysiikkaa vastaan moinen vekotin.

[jaava]

Jos on kaksi videokameraa, toisella otetaan kuvaa kohteen lähellä olevasta verrokki tähdestä ja toisella kohteesta, voiko algoritmillisesti poistaa ilmakehän aiheuttamia häiriöitä kohdekuvasta käyttäen verrokkitähden vääristymää apuna ?

Voi poistaa.
Tosin ilmakehän ilmiöiden muutokset pitää pytyä poistamaan millisekuntluokkaa olevan aikavakion systeemistä. Mahdollisuudeksi jää joko käyttää lyhyitä valotusaikoja (silloin ei tarvi refenrenssikameraa) tai sitten adaptiivista optiikkaa joka elää referenssikameralla mitatun tiedon perusteella ja ohjaa valon oikeaan kohtaan kohdettaa kuvaavalla kameralla.

Näitä syteemejähän noissa isoissa vehkeissä nykyään hyödynnentään ja päästään parempiin tuloksiin kuin avaruudessa olevilla putkilla.

JV

[jaava]

CCD:lle tallettuvasta fotonista menetetään tieto siitä, mistä suunnasta se tuli;

Meillä on kuitenkin tieto poikittaisen säteen suunnassa jakaumasta josta valo tulee. Paiskaamalla fotonit takaisin jakauman mukaisilla kulmilla, piirtää ne kuvitteelliselle tähtitaivaalle kuvion joka on lähempänä oikeaa kuin kamerakennolle tallettunut kuva.

Jakauma muodostuu optiikan geometriasta mm.
- Ulompaa tulee enemmän fotoneita kuin keskeltä kulmayksikköä kohden
- Geometria "tiivistää" tai "harventaa" aaltorintamaa säteen eri kohdissa esim. kupera peili harventaa laitoja ja pitää "tiiviyden" keskellä kutakuinkin samana.

JV

[Meade-mad]

... Taitaa olla tämän ryhmän Bull Shit Bingon ennätys. Kaikkea se helle teettää ...

jk

[jaava]

... Taitaa olla tämän ryhmän Bull Shit Bingon ennätys. Kaikkea se helle teettää ...

jk

Olkoon nyt sitten ennätyksellistä häränpaska-arvontaa. Miielenkiiintoista kuitenkin.

[MarkoM]

Keskustelu alkaa vähitellen valua pois uomistaan joten on aika pistää lukko päälle!