Aumentando a resolução da imagem

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Conheço alguns osciloscópios ( DSA8300 ) que fazem amostragens repetidas a algumas centenas de kS / s para reconstruir alguns sinais de GHz. Fiquei me perguntando se isso poderia ser estendido para sinais 2D (fotografias). Posso tirar uma série (digamos 4) de fotos usando uma câmera comercial de 16 MP para finalmente reconstruir uma imagem de 32 MP? Isso removerá o alias que tenho de cada imagem?

Se tal coisa for tentada a partir de uma única imagem, obviamente não funcionará, pois nenhuma informação nova está sendo introduzida. Se todas as fotos tiradas forem absolutamente idênticas, continuarei no mesmo ponto em que tenho uma imagem? Então, as variações são essenciais? O ruído do CCD / CMOS é variação suficiente para que isso funcione?

Existe um nome para essa técnica ou algoritmo? O que devo procurar?

image-processing  aliasing  resolution  superresolution  inverse-problem 
— Lorde Loh.
fonte
O ruído do CCD não ajudaria, mas o movimento físico da câmera poderia. Tirar várias fotos de uma cena idêntica com uma câmera idêntica em uma posição idêntica apenas permitiria reduzir o ruído, e não o alias. Você ainda está medindo os mesmos pontos. Tirar fotos deslocadas em menos de um pixel uma da outra, no entanto, proporcionaria uma taxa de amostragem efetivamente mais alta, ajudando a remover o alias.
— Endolith 26/10/12
Eu tenho uma Nikon DX com uma largura de 23,6 mm e tem 4928 pixels nessa dimensão. Isso é responsável pela largura de cada photosite no sensor ~ 4,7889 microns. Então, devo mover minha câmera ao longo do eixo da largura por frações desse valor? Diga 10 fotos movendo minha câmera 0,47 mícrons de cada vez? E o mesmo ao longo da altura? Isso dificilmente soa como um projeto de fim de semana com motores de passo de prateleira: '- (
— Lord Loh.
Como uma reflexão posterior, eu estava pensando, posso usar várias fotos de uma única foto da Light Field Camera ( Lytro ) com diferentes planos focais para reconstruir uma imagem de super resolução? Intuitivamente, acho que não vai funcionar: - /
— Lord Loh.
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Não, depende da distância do alvo, da ótica, etc. Imagine um raio disparando em cada pixel da sua câmera, sendo dobrado pela lente e atingindo seu alvo, para que fique coberto por uma grade retangular de pontos. Esses são os pontos que cada pixel da câmera vê. Se o alvo for uma parede coberta de faixas, e as faixas se alternarem várias vezes entre cada um dos pontos da grade, você terá um alias.
— Endolith 26/10/12
Isso agora faz sentido :-) nesse caso, um movimento de 0,4 mícron não é praticamente nenhum movimento!
— Senhor Loh.

Respostas:

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Uma palavra para essa técnica é superresolução .

Robert Gawron tem um post aqui e a implementação em Python aqui .

Geralmente, essa técnica depende de cada imagem ser ligeiramente deslocada das outras. O único ganho que você obteria ao não se mover entre as fotos seria reduzir o nível de ruído.

— Peter K.
fonte
Isso eliminará partes com alias da imagem? Como construir janelas e redes finas? Se cada imagem estiver com alias, essas informações perdidas ainda poderão ser recuperadas?
— Senhor Loh.
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— Peter K.
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N1N×N

Usando métodos de estimativa, qualquer movimento que não seja uma multiplicação inteira (evento com probabilidade zero) da resolução do sensor, ou seja, movimento fracionário pode ser usado para reunir mais dados e aprimorar a resolução.

Normalmente, esses métodos são chamados de Super Resolução, que é um nome sofisticado para representação e amostragem de Fase Polifásica e são subproblemas na família de Problemas Inversos no Processamento de Imagens.

No entanto, preste atenção que muitos trabalhos tratam da super-resolução e, na verdade, resolvem um problema diferente (Deconvolução da imagem única).
Embora o problema que você esteja enfrentando também esteja no campo de Problemas inversos, use várias imagens.

Eu acho que o método que você procura é usado principalmente na indústria de litografia.

— Royi
fonte
Isso é o que eu pensava inicialmente. Que eu teria que mudar na faixa submicrométrica, mas isso - mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/… não adota essa abordagem e oferece uma melhoria decente de imagem - pode ser que esteja obtendo informações de sites de sub-fotos movendo a câmera levemente aleatoriamente em vez do movimento sistemático de 1 / N passo.
— Senhor Loh.
Olá, Como escrevi, usando técnicas de estimativa, qualquer movimento (a menos que seja a multiplicação inteira das células dos sensores) pode ser usado para inferir mais dados.
— Royi 27/03
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