Tutorial - Różne algorytmy Resample w Pixinsight i ich wpływ na SNR

[Herbert West]

Zainspirowany ostatnią dyskusją o binowaniu w kamerach CMOS, postanowiłem dokończyć temat, który kiedyś nadgryzłem- resample (w tym wypadku downsample) materiałów i jego wpływ na relację sygnału do szumu (SNR).

 

Wykonałem w tym celu w Pixie próby każdego z algorytmów dostępnych w procesach "Resample" oraz "IntegerResample".

 

Do pomiaru użyłem skryptów "Noise Evaluation" oraz "SNR" - wyniki w załączonej tabeli.

 

Testowałem na masterze H-alfa obiektu Ishida-Weinberger 1, gdzie SNR jest ekstremalnie niski, mimo kilkudziesięciu godzin integracji. Downsample dokładnie 50%, czyli odpowiednik bin2.

 

A. Wyniki numeryczne:

[metody average, median i maximum w procesie "IntegerResample"; reszta w "Resample"]

 

 

Jak widać, Cubic B-Spline Filter daje największą poprawę SNR. Dlatego też w dolnej części tabeli szczegółowe wyniki z różnymi ustawieniami parametru "Smoothness".

 

Poprawa SNR oczywiście kosztem rozdzielczości.

 

 

B. Efekty "naoczne"

 

[Obydwa obrazki z zaaplikowanym identycznym HistogramTransformation, identyczną kalibracją i wstępną obróbką]

 

1. Rozdzielczość oryginalna:

 

2. Resample Cubic B-Spline 50%, Smoothness 1,5 (default):

 

3. Różnica w Cubic B-Spline między Smoothness = 5 (max) a Smoothness = 2 (default to 1,5)

 

a. Smoothness = 2

\

 

b. Smoothness = 5

 

C. Wnioski

 

a. Efekty downsample wybranym algorytmem można porównać do solidnego odszumiania (które poprawia SNR). Natomiast, oczywiście, zamazuje drobne detale - tracimy rozdzielczość.

b. Zastosowanie downsample PRZED OBRÓBKĄ na zdjęciach jasnych obiektów, zawierających drobne detale nie ma sensu.

c. Downsample przed zasadniczą obróbką w przypadku bardzo ciemnych i pozbawionych drobnych detali obiektów wydaje się dobrym pomysłem - zyskuje się na początku SNR a jego poziom, w takich przypadkach, determinuje dalszą obróbkę.

d. Nie ma sensu batch downsample subów/skalibrowanych subów przed stackowaniem. Próbowałem i zysk żaden w porównaniu do downsample mastera i pojawiały się problemy.

[Patryk Sokol]

A próbowałeś w drugą stronę?

 

Tzn. drizzle, później odszumianie i resample do oryginału?

 

Kiedyś się w to bawiłem przy Mgławicy Orła. Na oko wydaje mi się, że dało to jakiś efekt.

Ale przyznaję - nie zrobiłem porównań liczbowych, bo się wciągnąłem w mieszanie SHO

[Herbert West]

Nie próbowałem drizzle (np. 2x) -> downsample.

 

Drizzle natomiast ma potencjał do redukcji szumu, ale różnica jest na prawdę niewielka (kiedyś sprawdzałem "numerycznie" na jasnej mgławicy). Co ciekawe, sprawdzałem też drizzle na bardzo, bardzo słabych mgławicach i SNR nie był lepszy- w najlepszym wypadku identyczny, a może i nieco gorszy.

 

Obiekty, które robię nie zyskają nic na drizzle, więc może ktoś, kto ma undersampling (ja nie mam) i robi ciemnotki sprawdzi :-)

[MaciejW]

Myślę, że to co @Patryk Sokol proponuje ma sens w przypadkach z dużą detali i przy undersampling. 

To najpierw u mnie undersampling: nikonD750 + samyang135, skala: 9.2"/pix, rozdzielczość: przy f/2.8: 2.4"/pix. Niestety porówanie bez prawdziwego resample, tylko z podglądem w pixie w natywnej skali.

no drizzle vs drizzlex2


no drizzle vs drizzle x4


I newton 200/800 + sx694 (pixel 4.5µm) niby też undersampling, bo rozdzielczosć 0.5", a sampling 1.16", ale jak mam 2" rozdzielczości na mojej nizinie to będzie dobrze.
Tutaj zrobiłem normalną integrację po lewej i drizzle x2 plus resampling cubic with spline 1x

[Behlur_Olderys]

W dniu 31.01.2024 o 17:48, Herbert West napisał(a):

Jak widać, Cubic B-Spline Filter daje największą poprawę SNR.

Ale ile, tysiąckrotną poprawę? Eeee...

 

 

Ale jestem usatysfakcjonowany, że bin2 zrealizowany metodą average czy medianą daje rezultat w przybliżeniu 2x lepszy niż oryginał, czego można by się spodziewać. 

Jestem też dosyć zaskoczony, że splajny nic nie poprawiają. Myślałem, że to coś zbliżonego w rezultacie do średniej....

[Herbert West]

No pewnie że nie 1000x realnie. Te najwyższe ustawienia "smoothness" generują rozmazaną papkę, stąd pewnie skrypt SNR odkleja się od rzeczywistości. Zapewne po prostu nie wykrywa prawie w ogóle szumu, tak jak go rozumie.

[dimis]

@Herbert West Hej to kiedy należy zrobić downsampling mastera 2x drizzle przy obróbce? Wcześniej robiłem właściwie przed stretchem, czyli właściwa obróbka, ale może jest lepsza metoda/podejście? 

Edytowane 29 Kwietnia przez dimis

[Herbert West]

Ja robiłem przed rozciąganiem. Na pewno dekonwolucję chcesz zrobić na wyższej rozdzielczości.

Jeżeli używasz czegoś do wyostrzania, np. MultiscaleLinearTransform to bym tego użył po resize i idącej za tym redukcji szumów.

Edytowane 29 Kwietnia przez Herbert West

[dimis]

Teraz, Herbert West napisał(a):

Ja robiłem przed rozciąganiem. Na pewno dekonwolucję chcesz zrobić na wyższej rozdzielczości.

Tak właśnie robię. Dzięki!