Drizzle (image processing)

Введение

Метод обработки изображений астрофотографии Drizzle (или DRIZZLE) - это метод цифровой обработки изображений для линейной реконструкции изображений с неполным выбором образцов. Этот метод обычно используется для комбинации астрономических изображений и был первоначально разработан для наблюдений Глубокого поля Хаббла, сделанных космическим телескопом Хаббла. Алгоритм, известный как переменная линейная реконструкция пикселей, или неофициально как "Drizzle", сохраняет фотометрию и разрешение, может взвешивать входные изображения в соответствии со статистической значимостью каждого пикселя и удаляет влияние геометрического искажения как на форму изображения, так и на фотометрию. Кроме того, можно использовать дымку для объединения рассеянных изображений в присутствии космических лучей. Дризлинг обычно используется любителями астрофотографии, особенно для обработки большого количества данных планетарных изображений (обычно несколько тысяч кадров). Дризлинг в астрофотографии также может использоваться для восстановления фотографий с более высоким разрешением из наземных видеозаписей. По словам астрофотографа Дэвида Рэтледжа, "результаты с помощью команды DRIZZLE могут быть впечатляющими с помощью любительских инструментов".

Обзор

Оптика камеры обычно вводит геометрическое искажение изображений. Например, изображения с недостаточным количеством образцов распространены в астрономии, потому что конструкторы приборов часто вынуждены выбирать между правильным отбором образцов небольшого поля зрения и отбором образцов из большого поля. Это особенно проблематично для космического телескопа Хаббл (HST), где исправленная оптика может обеспечить превосходное разрешение, но детекторы могут в полной мере использовать полную мощность разрешения телескопа в ограниченном поле зрения. К счастью, большая часть информации, потерянной в результате недостаточного выборки, может быть восстановлена. Наиболее часто используемыми из этих методов являются смещение и добавление и переплетение. Изначально Drizzle был разработан для объединения рассеянных изображений Hubble Deep Field North и с тех пор широко используется для объединения рассеянных изображений как с камер HST, так и с камер других телескопов. Drizzle обладает универсальностью сдвига и добавления, но в значительной степени сохраняет разрешение и независимую статистику шума переплетения. Drizzle имеет преимущество в том, что может обрабатывать изображения с по существу произвольными смещениями, вращениями и геометрическими искажениями, и, когда ему дают входные изображения с соответствующими ассоциированными картами веса, создает оптимальное статистически суммированное изображение. Drizzle также естественным образом обрабатывает изображения с "недостающими" данными, например, из-за повреждения космическими лучами или дефектов детектора. Первоначально в комплекте с пакетом системы анализа данных космического телескопа (STSDAS) в теперь обесцененном IRAF, Drizzle (теперь называется MultiDrizzle) свободно доступен в пакете Drizzlepac Python. В дополнение к Drizzle, ряд вспомогательных задач, которые помогают в сочетании данных изображений космического телескопа Хаббл, доступны в качестве части пакета Drizzlepac. Подробные описания процесса и учебные пособия приведены в Руководстве Drizzlepac. Drizzle был разработан в результате сотрудничества между Научным институтом космического телескопа и Европейским координационным центром космического телескопа.

Camera optics generally introduce geometric distortion of images. Undersampled images are, for example, common in astronomy because instrument designers are frequently forced to choose between properly sampling a small field of view and undersampling a larger field. This is a particular problem for the Hubble Space Telescope (HST), where the corrected optics may provide superb resolution, but the detectors are only able to take full advantage of the full resolving power of the telescope over a limited field of view. Fortunately, much of the information lost to undersampling can be restored. The most commonly used of these techniques are shift and add and interlacing. Drizzle was originally developed to combine the dithered images of the Hubble Deep Field North and has since been widely used for the combination of dithered images from both HST's cameras and those on other telescopes. Drizzle has the versatility of shift and add, yet largely maintains the resolution and independent noise statistics of interlacing. Drizzle has the advantage of being able to handle images with essentially arbitrary shifts, rotations, and geometric distortion and, when given input images with proper associated weight maps, creates an optimal statistically summed image. Drizzle also naturally handles images with "missing" data, due, for instance, to corruption by cosmic rays or detector defects. Originally packaged with the Space Telescope Science Data Analysis System (STSDAS) package in the now depreciated IRAF, Drizzle (now called MultiDrizzle) is freely available in the Drizzlepac Python package. In addition to Drizzle, a number of ancillary tasks that assist in the combination of Hubble Space Telescope imaging data are available as part of the Drizzlepac package. Detailed descriptions of the process and tutorials are provided in the Drizzlepac Handbook. Drizzle was developed as a collaboration between the Space Telescope Science Institute and the Space Telescope European Coordinating Facility.