Unglaubliche Schärfung - Dekonvolution

[ralfeberle]

Hallo!

Kaum zu fassen, aus dem ersten Bild wurde das zweite innerhalb von wenigen Minuten - mit normalem PC - errechnet:


Es handele sich um einen neuen Ansatz zur blinden Dekonvolution - der Artikel ist allerdings von März 2000 - schreibt Dr. Alfred Carasso



auf http://math.nist.gov/mcsd/highlights...nvolution.html

Weitere Links:
Vom NIST, dem National Institute for Science and Technolgoy zum IT-Bereich namens Information Technology Laboratory, Abteilung Mathematical & Computational Sciences Division: http://math.nist.gov/mcsd

Um zu ermitteln, ob solch ein Algorithmus und zu welchen Konditionen zu haben ist, wird man wohl obigen Herrn kontaktieren müssen z.B. über alfred.carasso@nist.gov

[hr]
Andererseits finden sich im Web zig Links zur Dekonvolution (oder deconvolution), deren Algorithmen stetig weiterentwickelt werden und permanenten Veränderungen unterliegen. Die Dekonvolution wird heute anscheinend schon standardmäßig in der Bildoptimierung von CCD-Astronomie- und Mikroskopiebildern aber auch von gescannten aus diesen Fachrichtungen eingesetzt. Dadurch lassen sich z.B. jegliche Linsenfehler der Teleskop- oder Mikroskoplinsen auf ein Minimum reduzieren.

[hr]

Eine gute Beispiel-Software ist AutoDeblur von , die aus dem Mikroskopiebereich stammt und die mit 2D und 3D Blind Deconvolution arbeitet, erzeugt z.B. dies:



Aber auch für die Astronomie sei sie einsetzbar, hier ein Jupiter-Beispiel aus deren Galerie:



Auch nett, eine Erläuterung verschiedener Bildoptimierungsalgorithmen: www.aqi.com/education.asp?type=algorithms
Noch mehr Backgroundinfo: http://www.aqi.com/pdf/bkgd_deconvolution.pdf

Tja Joachim, soweit ich den Websites der diversen Partnerfirmen von AutoQuant entnehmen konnte, scheint es möglich zu sein, den Algorithmus bzw. einen der Algorithmen für Eigenentwicklungen zu lizenzieren. Hier z.B. ein Dekonvolution-PlugIn: www.mediacy.com/sharpstack.htm
Wär das was für FixFoto?

Gruß,

Ralf

[poeth]

Die Bilder sind wirklich unglaublich! Kaum vorstellbar, dass man aus dem Ausgangsmaterial solche Details herausholen kann.

Mir beeindruckten Grüße
#Poeth

[chwachsmuth]

diese "unglaublíchen" Schärfungen sind besonders eindruckvoll bei Gegenständen, die wir sonst mit unserem Augen nicht sehen. Stellt euch mal diese Schärfung beim Portrait vom Lebenspartner vor. Schrecklich! Trotzdem sehr interessant!
Gruß Christian

[poeth]

Stellt euch mal diese Schärfung beim Portrait vom Lebenspartner vor.

Das Verfahren ist wirklich unglaublich. Ich habe schon überlegt, ob es vielleicht um ein hoch-mathematisches Verfahren zur Weichzeichnung geht und einfach die Vorher-Nachher-Beschriftungen verwechselt worden sind.  

[ralfeberle]

Hallo!

Nun kann ich endlich noch Aussagen zum Preis von AutoDeblur von AutoQuant machen:[pre]
ATQ-AD2D * **AutoDeblur 2D Blind Deconvolution Software w/o Registration *$1,950
ATQ-ADS-WF * AutoDeblur Silver WF 3D Deconvolution Software * $3,450
ATQ-ADS-CF * AutoDeblur Silver CF 3D Deconvolution Software * $3,950
ATQ-ADS-CWF *AutoDeblur Silver CWF 3D Deconvolution Software *$4,950
ATQ-ADG-WF * AutoDeblur Gold WF 3D Deconvolution Software * * $5,450
ATQ-ADG-CF * AutoDeblur Gold CF 3D Deconvolution Software * * $5,450
ATQ-ADG-CWF *AutoDeblur Gold CWF 3D Deconvolution Software * *$9,400
ATQ-AV3D * **AutoVisualize-3D ** * * * ** * * * * * * * * * * $3,000
ATQ-AV3D-AL *Alignment Plug-in for AutoVisualize-3D * * ** * *$795[/pre]Sehr interessant die Preisvergleichstabelle so ziemlich aller verfügbaren Dekonvolution-Programme auf www.vaytek.com/soft4.htm

PS. Von AutoQuant kann man sich eine Testversion herunterladen, wäre vielleicht ganz lustig...
http://www.aqi.com/more_info/demo_software.php
Gibts mit und ohne Tutorial-Fotos. Vorsicht, Downloadgrößen: 151 MB oder 39 MB!!!

Gruß,

Ralf

[ralfeberle]

Hallo!

Daß die Dekonvolution so teuer sein soll, hat mir keine Ruhe gelassen. Also noch tiefer gegoogelt, ca. 120 Seiten und heraus kam folgendes:

1. Freeware-Algorithmus, aber...
Auf http://www.princeton.edu/~rvdb/image...nv/deconv.html gibts ein kostenloses Dekonvolutions-PlugIn downzuloaden - aber leider nur für AstroArt, einem Astronomie-Programm. Der Autor schreibt interessanterweise, er sei mit den kommerziell verfügbaren Dekonvolutions-Algorithmen nicht zufrieden für seine Belange bezüglich Astrofoto-Optimierung. Er weist auf den Richardson-Lucy Dekonvolution Algorithmus hin, der berühmt wurde, weil damit die Fehler vom Weltraumteleskop Hubble ausgebügelt werden konnten. Dieser Algorithmus schein frei verfügbar zu sein. Und weil die verfügbaren Algorithmen für seine Zwecke nicht taugen, habe er kurzerhand selbst einen geschrieben bzw. erweitert oder abgeändert. Huhu, Joachim! Zwickts Dich noch nicht, Dich auch mal dran zu versuchen? Das fertige Programm bietet er wie erwähnt zum Download an: http://www.orfe.princeton.edu/~rvdb/...onv/deconv.zip 64 KB groß! Man erhält eine DLL, die aber, glaube ich, nicht unter FixFoto funktioniert.

2. Laum-Algorithmus
Ein Dekonvolution-PlugIn im Adobe-Format für 39,- $ und 88 KB Größe gibts bei http://www.inside.net/plugin/laum.htm mit vielen Astro-Beispielbildern.

3. Huygens-Algorithmus
Auf http://www.svi.nl/download gibts ebenfalls ein PlugIn in diversen Ausführungen. Ich konnte der Website keinen Preis entnehmen, scheint kostenlos zu sein. Allerdings muß man sich registrieren und erhält einen individuellen Lizenz-Schlüssel.

4. Ganzes Programm als Freeware
Auf http://www.digital.7hits.net/DOC/Deconv.htm kann man sich ein Dekonvolution-Programm - ca. 770 KB - sowie eine ausführliche Info-Datei - ca. 1,8 MB - downloaden - kostenlos! Die Info-Datei ist leider in Russisch, 20 Seiten umfassend und voller komplexer mathematischer Formeln sowie Text und Bildern.

5. Purple De-Haze PlugIn
Von Spectra Services gibts dieses PlugIn. Keine Downloadmöglichkeit, kein Preis gefunden auf http://www.spectraservices.com/analy...rpledhaze.html

6. ClearView - 2D, 3D und 4D Dekonvolutions-Software
Kein PlugIn, aber auf http://www.kineticimaging.com/ClearView-Software.html habe ich drei namentlich erwähnte Dekonvolutions-Algorithmen gesehen, die alle in ClearView zur Auswahl stehen:
- Meinel
- Jansson van Cittert
- Richardson & Lucy (s.o. 1.)
Kein Preis war zu entdecken.

7. Freeware Tnimage
Auf http://entropy.brni-jhu.org/tnimage.html kann man diese wissenschaftliche Bildanalysesoftware als DOS-Programm (!) downloaden, es läuft unter Windows dann halt im DOS-Fenster. Umfangreiche Infos sind auch dort zu finden inkl. Bedienungsanleitung. Noch'n Link: http://www-sor.inria.fr/mirrors/sal/E/1/TNIMAGE.html

8. ZNova Algorithmus
Dieser proprietäre Algorithmus hat mich auf http://promass.enovatia.com/stories/storyReader$52 gelockt, einer Website für das ProMass Bildverbesserungsprogramm XCali, das auf bestimmte Mikroskope zugeschnitten ist. Den ZNova-Algorithmus kann man lizenzieren für Eigenentwicklungen: http://www.enovatia.com/contactus

9. ImageForge PlugIn DFT
Dieses PlugIn enthält u.a. einen Dekonvolutionsfilter, siehe http://www.ccdkamery.sk/prover_files..._if_pl_dft.htm Es wird eine Auswahlmöglichkeit zwischen dem klassischen Invers- oder dem Wiener-Dekonvolutionsfilter geboten. Zu ImageForge siehe http://www.prover.sk/index_eng.htm und http://www.ccdkamery.sk/prover_files...l_wavelets.htm

10. Microtome
Teure Komplettsoftware von VayTek fürs Mikroskopbild, die verschiedene Dekonvolutions-Algorithmen zur Auswahl bietet: Nearest Neighbour, No Neighbour und iterative Verfahren rund um den Algorithmus von Agard & Sedat (UCSF). Preis für Komplettprogramm: 6500,- $ siehe http://www.scanalytics.com/prices/Sc...o_Prices.shtml

(Fortsetzung)

[ralfeberle]

(Fortsetzung)

11. Dekonvolutions-PlugIn für Freeware AFNI
Auf http://afni.nimh.nih.gov/afni/index.shtml kommt man zu AFNI, einem Programm zur Anzeige und Auswertung menschlicher Gehirnaktivität. Es enhält ein Dekonvolutions-PlugIn von Doug Ward (ward@mcw.edu), der es in der Postscript-Datei http://afni.nimh.nih.gov/afni/docps/Deconvolve.ps dokumentiert. Außerdem gibts noch Doku in http://afni.nimh.nih.gov/afni/docpdf/3dDeconvolve.pdf

12. Freeware Unshake
Keine echte Dekonvolutionssoftware, aber so ähnlich. Nicht geeignet für Astro-Bilder, der Autor schreibt aber, wenn genügend Nachfrage besteht, könne er das Programm auch für Astronomenanforderungen optimieren: http://www.hamangia.freeserve.co.uk

13. Linux Software, deutscher Autor
Stefan Ziegenbalg - http://www.simage.de - hat eine Linux-Astrobildbearbeitungssoftware geschrieben, verwendete Algorithmen:
- van Cittert's Methode
- least square error approximation
- Richardson Lucy

14. Bildbearbeitungshandbuch, englisch
Auf http://pluginspt.pluginshost.com/ComPlug/rg.html wird unter 'Fovea Pro 1.0', einer riesigen Profi-Bildbearbeitungssammlung (auch Dekonvolution, Rauschunterdrückung und sonst so ziemlich alles) folgendes Handbuch erwähnt, auf dessen Inhalt viele PlugIns basieren sollen:
The Image Processing Handbook," 3rd edition, by John C. Russ; CRC Press, 1998, ISBN 0-8493-2532-3. Ach ja, die PlugIn-Sammlung kostet 681,43 €!

15. Freeware Image Analyzer 1.14
Auf http://meesoft.logicnet.dk gibts eine nette Homepage, die die Bildbearbeitungssoftware vorstellt - sowie die Downloadmöglichkeit. Scheint wirklich sehr gut im Unschärfebeseitigen / Dekonvolvieren!
Empfehlung des Hauses! Siehe auch http://www.ffsf.de/showthread.php?p=45989

16. TSpectrum in C
Beschreibung und Sourcecode in C von u.a. Dekonvolutionsalgorithmus: http://root.cern.ch/root/html/TSpectrum.html. Möglicherweise nicht für Fotobearbeitung geeignet.

17. AstroArt 3.0
Astronomiebildbearbeiter mit Dekonvolution: http://www.msb-astroart.com/examples.htm Preis 179,- $

18. Dekonvolution-PlugIn in JAVA von deutschem Autor
Unter http://rsb.info.nih.gov/ij/plugins/fftj.html finden sich Links zum Download inkl. Sourcecode und zur Bedienungsanleitung und dort zu Literatur. Der Haken ist, es läuft auf dem MAC. Verwendeter Algorithmus: Wiener

19. C-PlugIn
Siehe http://www.mit.edu/afs/sipb/project/...g_deconvolve.c - von mir nicht näher untersucht.

20. Online-Handbuch zu Dekonvolution
Unter http://www.cv.nrao.edu/~abridle/deconvol/deconvol.html wird viel rund ums Thema erklärt, auch diverse Algorithmen.

Gruß,

Ralf

[poeth]

Vielen Dank! Da hast du dir ja unglaubliche Arbeit gemacht - Respekt! Ich hoffe, ich finde mal die Zeit mich damit näher zu befassen.

Beim ersten Überfliegen habe ich den Eindruck bekommen, dass der Algorithmus auf eine bestimmte (nennen wir es mal) Domäne zugeschnitten ist, dspw. Astro-Bilder. Täuscht dieser Eindruck?

Grüße
#Poeth

[ralfeberle]

Hallo Poeth!

Täuscht sicher nicht, der Eindruck, hatte ich ja schon im ersten Posting erwähnt. Durch die Recherche hat sich's voll bestätigt. Natürlich habe ich nur Links aufgeführt, die die Bildbearbeiter irgendwie tangieren. Dekonvolution wird auch für das Entrauschen von Funk u.ä. Sendungen benutzt.

Gruß,

Ralf

[guenter_w]

Hallo Ralf!

Ich habe mir mal probehalber Image Analyzer installiert und ein bisschen gespielt.

Damit geht wahnsinnig viel!

Gruß

Günter

[FixFotoUser]

Hallo Ralf !

Mensch, das ist ja wirklich toll !

Bitte am Ball bleiben !  Wenn sowas zu implementieren wäre....!

[LadyCybershot]

Bin nur noch sprachlos, beeindruckt ...

... und gierig ;-))

[ralfeberle]

Hallo!

Bin im Deutschsprachigen fündig geworden:
Image Processsing Toolbox von 'The MathWorks'
Die verwenden teilweise als Alternativbegriff zu Dekonvolution "Deblurring", was aber das Gleiche sein soll. Die Website erklärt sehr viel rund um Dekonvolution und das auf Deutsch.

Unterstützte Algorithmen, die im übrigen dort näher erläutert werden:
- Blinde Dekonvolution
- Lucy-Richardson-Dekonvolution *
- Wiener-Dekonvolution
- Dekonvolution mit regularisiertem Filter
- Umwandlung zwischen Punktspreizfunktion und optischer Transferfunktion *

Insgesamt ist dies ein ungeheuer mathematiklastiges Stück Software und enorm leistungsfähig. Es gibt im Demobereich der Website wirklich abolute High-Tech Anwendunen zu sehen - und sicher sind nicht alle verständlich, da leider dieser Website-Teil in Englisch gehalten ist. Beispielsweise gibts einen Ablauf, der rechnerisch ermittelt, ob ein Teilbild aus einem anderen stammt, also aus diesem ein Ausschnitt ist - uvam.

Was die Dekonvolution angeht, es gehört entweder einiges an Verständnis über Ursachen von Bildunschärfen dazu, um den richtigen Dekonvolutions-Filter anzuwenden, oder man muß probieren auf gut Glück. Im Folgenden wieder ein paar Beispielbilder, die verschiedene Gründe für die Unschärfe haben:

Unschärfe plus Rauschen


Bewegungsunschärfe:



Viel weitere Beispiele: http://www.mathworks.de/products/image/demos.html

Die 'Image Processing Toolbox' ist eigentlich gedacht zur Integration in MatLab, einem Mathmatik-Softwarepaket. Preis der wahrscheinlich auch Stand-Alone laufenden Toolbox: 1250,- €. MatLab kostet 2650,- €. Man solle aber auf alle Algorithmen Zugriff haben und sie nach eigenem Gusto verändern können.

Gruß,

Ralf

[guenter_w]

Hallo!

Ich habe noch einen Nachtrag zu "Image Analyzer":

Es ist wirklich lohnenswert, sich das tool für Spezialfälle zu laden und mit ihm zu eyperimentieren. (Link dazu in Ralfs posting). Zu bedenken dabei: Es vernichtet gnadenlos die EXIF und vergrößert je nach Bearbeitungsumfang die Dateigröße auf bis das Dreifache! In FixFoto bitte keinen Bearbeitungsschritt ausführen vorher!

Die Ergebnisse sind teilweise verblüffend.

Vielleicht lässt sich von den Dekonvolutionsalgorithmen etwas auch in FF integrieren, der Autor scheint nicht abgeneigt.

Gruß

Günter

[Bonanza]

In der CT 13/2005 findet sich ein vierseitiger Artikel (S. 208 - 211) über Deconvolution-Techniken sowie Praxistips zu den Tools "Unshake" und "Image Analyzer".

Gruß
Bonanza

[HeinerN]

Danke, sehr lesenswert!
In diesem Zusammenhang sei auch an den aktuelleren Beitrag von Ralf erinnert. Gruß Heiner

[Juergen_net]

Zitat von ralfeberle

- Umwandlung zwischen Punktspreizfunktion und optischer Transferfunktion *

Punktspreizfunktion (Point Spread Function): Gibt an, wo auf der Bildebene die Strahlen landen, die von einem Objektpunkt ausgehen. Die sollten eigentlich wieder in genau einem Punkt landen. Tun sie aber wegen der diversen Aberrationen (http://micro.magnet.fsu.edu/primer/l...errations.html) leider nicht. Je genauer das Punktideal getroffen wird, desto schärfer die Abbildung. Je größer die "Landefläche" bzw. "Verschmierungsfläche" (ecircled energy) der von einem Punkt ausgehenden Strahlen, desto unschärfer das Bild.
Beispiel mit netten, instruktiven Demos von meiner Lieblings-Optik-Site: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/j...oma/index.html
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/j...tic/index.html

"und optischer Transferfunktion": auch "Kontrastübertragungsfuntion", "Modular Transfer Function", oder kurz MTF genannt
Erläuterung mit Bilder: http://www.schneider-kreuznach.com/knowhow/digfoto.htm
und mit Demo: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/a.../mtfintro.html
Während die Point Spread Function sozusagen die örtliche Impulsantwort angibt, stellt die MTF die Ortsfrequenzübertragungsfunktion dar. Also die Veränderung der Abbildung, wenn man das Urbild immer feiner macht. Impulsantwort und Übertragungsfunktion können ja ineinander überführt werden. Und das ist es ja, was das Duhamelsche Faltungsintegral (Faltung = Convolution; Entfaltung = Deconvolution) zusammen mit der Fouriertransformation leistet, siehe 1.6 in http://www.uni-tuebingen.de/uni/pki/...Mathematik.DOC oder Abschnitt F in http://home.fhtw-berlin.de/~pieper/EMT/Schwetlick.pdf. Mit dem Faltungsintegral wird der Eingangsimpuls mit der Systemfunktion gefaltet und man erhält die Impulsantwort. Praktisch werden dabei i.a. die Fouriertransformierten (oder Laplacetransformierten) dieser Funktionen verwendet. Dann charakteriesiert man das System mit der Systemübertragungsfunktion (Frequenzgang, hier MTF).

s. auch Enfaltung in der Mikroskopie http://micro.magnet.fsu.edu/primer/d...econintro.html und
Artefakte und Aberrationen bei Deconvolution http://micro.magnet.fsu.edu/primer/d...artifacts.html und für Freaks noch ein etwas allgemein gehaltener Artikel zu den Algorithmen: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/d...lgorithms.html

Gruß
Jürgen

[Maiky]

hi ,
kostet das oben genante Schärfungsprogramm was?
Maiky

[Linley]

Hallo Maiky,

Zitat von Maiky

kostet das oben genante Schärfungsprogramm was?

Image Analyzer ist meines Wissens Freeware, allerdings auch nicht ganz einfach zu bedienen, da man mit den zur Verfügung stehenden Algorithmen erst rumprobieren muss, um das passende Verfahren zur Dekonvolution zu finden.

Schönen Gruß,

Martin

[hhoefling]

Zitat von Maiky

hi ,
kostet das oben genante Schärfungsprogramm was?
Maiky

Ja, jede menge Hauptspeicher und Rechenzeit