Как определяется разрешение?

Как определяется разрешение?

По-разному в разных контекстах и ​​даже по-разному у разных людей в одном и том же контексте. Некоторые определения являются объективными, выраженными в виде уравнения или вычислительной процедуры, другие могут быть более субъективными.

Мы всегда можем начать с прародителя всех определений разрешения, что является критерием Рэлея.

Два воздушных диска на разных расстояниях: ( вверху справа) удвоенное расстояние до первого минимума, (посередине) точное расстояние до первого минимума (критерий Рэлея) и ( внизу слева) половина расстояния. Это изображение использует нелинейную цветовую шкалу (в частности, четвертый корень), чтобы лучше показать минимумы и максимумы. (обрезано и повернуто из источника )

Среднее изображение не выглядит таким разрешенным, как должно, потому что автор решил использовать четвертый корень яркости вместо линейной шкалы, но вы можете увидеть темную полосу между двумя «звездами» на среднем даже на этом изображении. .

Эти узоры — то, что вызывает дифракция от круглой апертуры, либо вашего зрачка, либо телескопа, либо объектива вашей камеры. Однако он не учитывает ваши квадратные пиксели , поэтому это не помогает.

Какой размер пикселя считается достаточно мелким, чтобы объект считался разрешенным?

Я бы сказал, что какая-то форма

Красота в глазах смотрящего

здесь можно использовать. Астрономы доводят дело до максимума. Грубо говоря, они могут измерить видимый размер «разрешенного» объекта, если его ширина, например, 6 пикселей, если ширина всех остальных звезд не превышает 4 пикселей, но сначала они проведут тщательный компьютерный анализ, включая оптическое размытие и симуляции, сначала сдвигающие положения звезд на доли пикселя в каждом направлении, чтобы убедиться, что объект определенно больше, чем все неразрешенные звезды в поле зрения.

выше: из ответа @PeterIrwin на вопрос « Использовался ли Хаббл когда-либо для получения изображения астероида, сближающегося с Землей?»

Решено? Нет?

Вот еще один показательный случай. Это из этого ответа на вопрос Насколько большим должен быть QR-код на моей крыше, чтобы спутник мог его отсканировать, учитывая сегодняшнее допустимое разрешение? в Space Exploration SE.

Это результат моделирования 6-метрового пиксельного «QR-кода» (не совсем) на поверхности Земли, видимого с 9-сантиметрового телескопа с апертурой на орбите в 575 километрах над Землей, с пикселями датчика, имеющими разрешение на Земле 3 метра. Я использовал функцию Эйри для моделирования изображения, то же самое, что создает эти концентрические кольца на первом изображении здесь.

Решено? Нет?

Возможно, «едва» или «почти» или «в основном, за исключением некоторых частей…»? Мы можем распознать, что это может быть QR-код, но не наш глаз.

Как видите, я пошалил и специально повернул ось датчика изображения на 45°, чтобы было интереснее.

Если вы передадите правильное изображение компьютерной программе, она, вероятно, сможет восстановить данные, которые в большинстве случаев были закодированы в исходный «QR-код», но человеку может быть гораздо сложнее понять это.

Изюминка

На самом деле это зависит от вас, исходя из вашего приложения. Для астрофотографов-любителей или неспециалистов, таких как я, я бы сказал, что если другие люди смотрят на крошечное изображение Луны в несколько пикселей и без предупреждения узнают в нем, вероятно, Луну, то проблема решена. Так, может быть, 10 пикселей в ширину? Это Луна? Если бы я сказал вам, что это так, было бы это правдоподобно? Если бы я спросил вас, что это было без каких-либо намеков, Мун был бы вашим первым предположением?

Решено? Нет?

Теперь, если бы у нас была тысяча Лун, и вам нужно было бы определить, какая из них? тогда вам, возможно, придется перейти на ширину 16 пикселей.

Из barcodeart.com/artwork/portraits/pixel_presiden :

Решено? Нет?

Леон Хармон - 1973 год.

В ноябре 1973 года исследователь из Bell Labs по имени Леон Хармон написал для журнала Scientific American статью под названием «Распознавание лиц». Он включает в себя несколько иллюстраций «блочного портрета», в первую очередь Авраама Линкольна. Он создал портреты с помощью какого-то доисторического компьютера, оснащенного «сканером летающих точек». Хармон использовал эти пиксельные портреты для проверки человеческого восприятия и автоматического распознавания образов. В статье на самом деле нет слова «пиксель», но определенно представлен новый способ видения.

Сальвадор Дали, 1976 год.

Через несколько лет после статьи Хармона Сальвадор Дали завершил эту картину под названием «Гала, созерцающая Средиземное море, которая с высоты 30 метров становится портретом Авраама Линкольна (Посвящение Ротко)». Мало того, что Дали включил портрет Линкольна Хармона в общую композицию, Дали также повторно включил уменьшенную версию в градациях серого в единую плитку.

Примера одиночного квадратного объекта недостаточно, чтобы объяснить разрешение в этом контексте. Разрешение определяется с точки зрения способности различать детали изображения, а один квадратный объект не содержит таких деталей. Вместо этого он определяется с точки зрения возможности различать отдельные функции/объекты — если разрешение недостаточно высокое, отдельные функции сливаются в одну, и вы не можете сказать, является ли это одной функцией или несколькими объектами, размытыми вместе. . Однако, используя ваши слова и мыслительный процесс, вы были очень близки к истинному определению. Вместо одного квадратного объекта представьте себе два квадратных объекта, расположенных на некотором расстоянии друг от друга; и можете ли вы сказать, что действительно есть два отдельных объекта. Если мы постепенно уменьшаем разрешение изображения,

На самом деле речь идет не о соотношении размера объекта и размера пикселя. Размер объекта по сравнению с размером пикселя скорее зависит от нашего визуального комфорта, когда отдельные пиксели достаточно малы, чтобы мы не замечали сетку экрана. Однако даже если бы мы сделали гигантский экран из пикселей 10 м × 10 м, мы все равно смогли бы видеть детализированные изображения, если бы разрешение было достаточно высоким. Экран был бы, например, гигантским чудом инженерной мысли размером 8 км × 6,4 км, который был бы бесполезен, если смотреть с расстояния, на котором мы обычно сидим вдали от экрана компьютера или телевизора, но если пройти всего несколько километров от него, можно было бы мы видим его в целом и, таким образом, видим детальное изображение.

Пожалуйста, посмотрите на эту таблицу разрешений телевизора от 1956 года. Она помогает измерить разрешение экрана телевизора. Он состоит из различных мелких деталей, таких как тонкие линии, отстоящие друг от друга на все меньшие расстояния.

^{Источник: https://www.cctvcameraworld.com/cms/wp-content/uploads/2014/03/resolution-chart.jpg .}