Допустим, я делаю снимок и априори знаю , что это изображение единственного идеального точечного источника света в бесконечности.
С идеальной системой визуализации в фокусе изображение показывает диск Эйри. Я уже знал , что должен ожидать диск Эйри, поэтому я могу провести математическую подгонку, чтобы угадать центр диска Эйри. Это мое лучшее предположение о местоположении источника.
Кроме того, система визуализации может быть несколько не в фокусе . Изображение покажет гораздо больший размытый круг. Опять же, я могу провести математическую подгонку, чтобы угадать центр размытого круга. Опять же, это мое лучшее предположение о местоположении источника.
Мой вопрос: какой подход даст мне более точную информацию о местонахождении точечного источника?
Я не вижу очевидного ответа. На расфокусированном изображении вы получаете полезную информацию от гораздо большего количества пикселей, что обычно полезно при математической подгонке. (Особенно, если большой размер пикселя ограничивает разрешение.) С другой стороны, мы обычно говорим, что расфокусировка изображения просто стирает его мелкомасштабную информацию, и я никогда не слышал, чтобы кто-то преднамеренно расфокусировал систему обработки изображений!
Если диск Эйри меньше пикселя (довольно распространенное явление), то требуется расфокусировка. Звездные трекеры на спутниках делают это, чтобы получить субпиксельную точность наведения. Если диск Эйри намного больше пикселя, то вам, вероятно, не нужна расфокусировка. В последнем случае ситуация осложняется аберрациями и проблемой моделирования формы пятна в фокальной плоскости, которая, вообще говоря, уже не круглая. Эта проблема моделирования может быть более точной для случая в фокусе. Я полагаю, что с практической точки зрения можно сделать все возможное на этапе проектирования, но затем фактически измерить функции разброса точек для различных углов. То есть откалибровать реальное устройство. (Это предположение.)
Но если вы подсчитаете размер диска Эйри для типичных устройств, вы обнаружите, что он обычно меньше пикселя, поэтому обычно выигрывает расфокусировка.
В отсутствие шума они оба могут работать одинаково (при условии, что вы знаете точное значение расфокусировки и передискретизируете диск Эйри).
При наличии реалистичного шума лучше сфокусироваться на объекте из-за деталей шума. Для изображений интенсивности вы (вероятно) имеете дело с распределенными данными Райса, и вам лучше использовать меньшее количество выборок с большей реальной интенсивностью, чем большое количество выборок с низкой интенсивностью.
Карл Виттофт