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Jan_Fremerey
Senior im Astrotreff
168 Beiträge |
 Erstellt am: 12.04.2019 : 13:38:39 Uhr
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An anderer Stelle wurde seit Jahren mehr oder weniger heftig über die Frage gestritten, welche minimale Brennweite man bei gegebener Teleskopöffnung und Kameraauflösung braucht, um die beugungsbegrenzte Auflösung des Teleskops zu erreichen. Die Frage ist natürlich eng verknüpft mit dem beeindruckenden Fortschritt der Kameraentwicklung in den letzten Jahren. Während die Diskussion 2008 noch mit der Frage “8,3 µm Pixelweite bei f/20 ?“ im Zusammenhang mit dem Einsatz an einem langbrennweitigen Refraktor begann, sind wir also heute mit 2,4 µm bei f/5 angelangt. Damit kann nun das Auflösungsvermögen eines lichtstarken Spiegels mit dem Einsatz der Kamera unmittelbar im Primärfokus, d.h. ohne die Zwischenschaltung von optischen Nachvergrößerungselementen (Spiegel und/oder Linsen), erreicht werden.
Die Entwicklung zu höheren Beleuchtungsstärken am Kamerachip begünstigt insbesondere die Möglichkeit, durch kürzere Belichtungszeiten den Einfluss der Luftunruhe (Seeing) auf die fotografische Bildauflösung von Astroaufnahmen zu verringern. Mit kürzerer Brennweite wird gleichzeitig der Abbildungsmaßstab verkleinert, so dass bei gegebenem Kameraformat ein erweitertes Gesichtsfeld erreicht wird, wie es der folgende Bildervergleich deutlich macht.
(1) Theophilusgruppe mit Umgebung (Link), Aufnahme vom 8. März 2014 mit Rotfilter und 1,5 ms Belichtungszeit, ASI120MM Kamera mit 3,75 µm Pixelraster am 10“ f/5 Spiegel bei f/11 mittels optischer Nachvergrößerung über 2,2x Barlowlinse, Summenbild aus AutoStakkert!3 mit 821 Videoframes im Format 1280x960 Pixel.
(2) Dieselbe Mondgegend, Aufnahme vom 11. April 2019 mit Rotfilter und 2,5 ms Belichtungszeit, ASI178MM Kamera mit 2,4 µm Pixelraster am 10“ f/5 Spiegel ohne optische Nachvergrößerung, Summenbild aus AutoStakkert!3 mit 363 Videoframes im Format 2000x2000 Pixel. Der Wiedergabemaßstab wurde hier zur Unterbringung des stark erweiterten Gesichtsfelds vierfach linear verkleinert.
(3) Bildausschnitt von (2) im Originalmaßstab zum Vergleich mit (1):
Fragen und Anregungen sind stets willkommen!
Gruß, Jan |
www.astro-vr.de
10" f5 Spiegel von Bob Royce, offene Bauweise an Trägerrohr
FH 6" f/20 von D&G mit gefaltetem Strahlengang, offene Bauweise an Trägerrohr |
Bearbeitet von: Jan_Fremerey am: 12.04.2019 13:41:20 Uhr
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Feldstecher
Senior im Astrotreff
142 Beiträge |
Erstellt am: 12.04.2019 : 21:17:03 Uhr
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Danke fürs zeigen. Das hat mir viel Kopfzerbrechen erspart.
Matthias |
Bearbeitet von: am: |
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Jan_Fremerey
Senior im Astrotreff
168 Beiträge |
Erstellt am: 12.04.2019 : 23:05:48 Uhr
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Zitat:
Original erstellt von: Feldstecher
Das hat mir viel Kopfzerbrechen erspart.
Hallo Matthias, diese Bemerkung macht natürlich neugierig. Willst Du uns verraten, was dahinter steckt?
Gruß, Jan |
Bearbeitet von: am: |
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Niklo
Altmeister im Astrotreff
Deutschland
5426 Beiträge |
Erstellt am: 13.04.2019 : 09:09:45 Uhr
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Hallo Jan,
die Bilder sind sehr gut geworden. Nach meiner Faustformel wäre f/8 das Optimum, aber so genau gehts nicht. Wenn die Bilder gut sind, sind sie gut ;)
Servus,
Roland |
Freund kleiner und klassischer Teleskope |
Bearbeitet von: am: |
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Jan_Fremerey
Senior im Astrotreff
168 Beiträge |
Erstellt am: 13.04.2019 : 10:31:39 Uhr
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Zitat:
Original erstellt von: Niklo
Nach meiner Faustformel wäre f/8 das Optimum
Hallo Roland,
das passt recht gut, denn, wie soeben in der parallel laufenden Diskussion erläutert, habe ich hier im Rahmen der Bildbearbeitung, d.h. tatsächlich bereits beim Stacken mit der in AutoStakkert! angebotenen 1,5x Drizzlefunktion nachvergrößert, um das Bildschirmraster zu überwinden. So komme ich mit der f/5-Aufnahme am Ende auch auf f/7,5.
Gruß, Jan |
Bearbeitet von: am: |
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Niklo
Altmeister im Astrotreff
Deutschland
5426 Beiträge |
Erstellt am: 13.04.2019 : 13:33:32 Uhr
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Hallo Jan,
bisher hatte ich mit der Farbkamera nie Rasterprobleme. Dafür hatte ich Probleme mit Artefakten, wenn ich das autostackert Drizzle verwendet habe. Wenn es mal nötg war zu vergrößern, dann war das Registax6 Resize besser. Naja, die Auflösung ist dadurch nicht besser geworden, aber es kamen zumindest keine Artefakte ins Bild. Mag sein, dass das Seeing eine Rolle spielt...
Egal ob Barlow, Drizzle oder ..., solang das Bild im Rahmen des mit dem Teleskop möglichen schön wird, passt es. Dein Bild ist jedenfalls schön geworden. Interessant wäre wie das Video aussieht und wie es im Okular ausgeschaut hat. 
Servus,
Roland |
Freund kleiner und klassischer Teleskope |
Bearbeitet von: Niklo am: 13.04.2019 13:34:37 Uhr |
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stefan-h
Altmeister im Astrotreff
17398 Beiträge |
Erstellt am: 13.04.2019 : 14:07:22 Uhr
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Hallo Jan, Zitat:
So komme ich mit der f/5-Aufnahme am Ende auch auf f/7,5.
Nein, das ist eine Milchmädchenrechnung. Du erhältst ein vergrößert dargestelltes Bild, aber durch das nachträgliche Bearbeiten wirst du nie die Auflösung erhöhen, die bei korrekter Anpassung zur Pixelgröße möglich wäre. Was im originalen Bild nicht aufgelöst wurde, bleibt auch durch nachträgliche EVB verborgen.
Was deine BB erreicht, bereits im Bild vorhandene Details werden besser erkennbar, aber nicht mehr.
Gruß Stefan |
12" Galaxy Dobson * 105mm William ZS - 66mm William ZS - Tak FSQ85
Vixen Atlux - Skysensor 2000 PC - GP DX Skysensor 2000 / auf Berlebach Planet
Sonnenbeobachtung: 2" Baader Herschelkeil - SolarMax 60 mit BF15
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Bearbeitet von: stefan-h am: 13.04.2019 14:12:36 Uhr |
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Jan_Fremerey
Senior im Astrotreff
168 Beiträge |
Erstellt am: 13.04.2019 : 15:28:31 Uhr
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Zitat:
Original erstellt von: stefan-h
durch das nachträgliche Bearbeiten wirst du nie die Auflösung erhöhen
Hallo Stefan,
das war, wie Du Dir vielleicht denken kannst, von mir gewiss auch nicht so gemeint. Mein Hinweis auf "f/7,5" sollte nur die von Roland als angemessen eingeschätzte Aufnahmebrennweite bei f/8 kommentieren. Mit meiner oben gezeigten Aufnahme glaube ich also gezeigt zu haben, dass eine Aufnahme mit 2,4 µm Pixelraster bei f/5 mit 1,5-facher datentechnischer Nachvergrößerung in der Praxis zur gleichen Bildauflösung führt wie eine Aufnahme mit 1,5-facher optischer Nachvergrößerung mittels Barlow bei f/7,5.
Gruß, Jan |
Bearbeitet von: am: |
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stefan-h
Altmeister im Astrotreff
17398 Beiträge |
Erstellt am: 13.04.2019 : 16:00:29 Uhr
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Hallo Jan,
durch das "Nachvergrößern" erreichst du keine höhere Auflösung. Bei f/5 liegt die theroretisch mögliche Auflösung bei 0.4"x0.4" per pixel, bei f/7,5 dagegen bei 0.26"x0.26" per pixel.
Und was an kleinen Details bei 0,4" nicht im erstellten Bild enthalten ist, kannst du nicht per Nachverarbeitung herausarbeiten. Du kannst lediglich die bei 0,4" erhaltene Bildinformation schärfen bzw. durch das Vergrößern eben größer darstellen.
Dein Bildvergleich taugt auch wenig, du müsstest schon direkt nacheinander an einem Abend die zu vergleichenden Aufnahmen erstellen und nicht Tage oder Wochen auseinander liegend.
Gruß Stefan |
12" Galaxy Dobson * 105mm William ZS - 66mm William ZS - Tak FSQ85
Vixen Atlux - Skysensor 2000 PC - GP DX Skysensor 2000 / auf Berlebach Planet
Sonnenbeobachtung: 2" Baader Herschelkeil - SolarMax 60 mit BF15
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Bearbeitet von: stefan-h am: 13.04.2019 16:04:04 Uhr |
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Jan_Fremerey
Senior im Astrotreff
168 Beiträge |
Erstellt am: 13.04.2019 : 17:04:54 Uhr
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Zitat:
Original erstellt von: stefan-h
durch das "Nachvergrößern" erreichst du keine höhere Auflösung. Bei f/5 liegt die theroretisch mögliche Auflösung bei 0.4"x0.4" per pixel, bei f/7,5 dagegen bei 0.26"x0.26" per pixel.
Hallo Stefan,
diese auch von einigen anderen Experten vertretene Auffassung ist nur dann zutreffend, wenn sich das von der Optik erzeugte Bild gegenüber dem Kameraraster nicht bewegt. Da dies aber aufgrund der Luftunruhe ständig geschieht, kann mit einem höher auflösenden Stackverfahren durch Drizzeln zwischen den Bildinhalten benachbarter Kamerapixel interpoliert und auf diese Weise tatsächlich ein höheres Auflösungsvermögen erreicht werden. Am Hubble-Weltraumteleskop hat man zu diesem Zweck in Ermangelung des atmosphärischen Seeings die Kamerachips mit einer seitlichen Zitterbewegung beaufschlagt, um eine gegenüber dem Kameraraster erhöhte Bildauflösung zu erzielen.
Zitat:
Dein Bildvergleich taugt auch wenig, du müsstest schon direkt nacheinander an einem Abend die zu vergleichenden Aufnahmen erstellen und nicht Tage oder Wochen auseinander liegend.
Die mit dem oben gezeigten Bild erreichte Auflösung entspricht bereits nahezu dem Beugungslimit des 10"-Spiegels, das ist hier die von jeder Tagesform unabhängige Referenz.
Gruß, Jan |
Bearbeitet von: Jan_Fremerey am: 13.04.2019 17:07:06 Uhr |
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Jan_Fremerey
Senior im Astrotreff
168 Beiträge |
Erstellt am: 14.04.2019 : 10:20:26 Uhr
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Zitat:
Original erstellt von: Jan_Fremerey
... kann mit einem höher auflösenden Stackverfahren durch Drizzeln zwischen den Bildinhalten benachbarter Kamerapixel interpoliert und auf diese Weise tatsächlich ein höheres Auflösungsvermögen erreicht werden.
In Figure 3.2 auf Seite 25 einer Druckschrift des Space Telescope Science Institute in Baltimore ist diese Technik recht anschaulich dargestellt. Emil Kraaikamp hat dieselbe Technik schon vor Jahren in seine AutoStakkert! Software übernommen, und es gibt zahlreiche Bildbeispiele im Netz, die zeigen, dass diese Technik den zu erwartenden Gewinn an Bildauflösung auch in der Praxis gewährleistet. Umso weniger kann ich nachvollziehen, dass in unseren Amateurforen immer noch die Ankopplung der Kamera bei überlangen Brennweiten empfohlen und praktiziert wird, die ja insbesondere auch hinsichtlich der Belichtungszeiten und Videobildraten sowie des erfassten Gesichtsfelds unnötige Einschränkungen zur Folge hat.
Gruß, Jan |
Bearbeitet von: Jan_Fremerey am: 14.04.2019 11:01:59 Uhr |
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Doc HighCo
Meister im Astrotreff
Deutschland
613 Beiträge |
Erstellt am: 14.04.2019 : 10:24:45 Uhr
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Hallo,
ja die Drizzletechnik funktioniert. Aber nur bei stark untersampelten Bildern. Man muß die Einzelframes vor dem Registrieren und Aufsummieren vergrößern. Das Summenbild zu vergrößern bringt nichts.
"Richtige" Auflösung ist aber natürlich immer noch besser. Die digitale Verbesserung der Auflösung hat immer das Risiko Artefakte zu generieren.
Gruß
Heiko |
Bilder bei Astrobin: https://www.astrobin.com/users/Doc_HighCo/ |
Bearbeitet von: Doc HighCo am: 14.04.2019 10:25:35 Uhr |
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Jan_Fremerey
Senior im Astrotreff
168 Beiträge |
Erstellt am: 14.04.2019 : 10:59:21 Uhr
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Zitat:
Original erstellt von: Doc HighCo
ja die Drizzletechnik funktioniert. Aber nur bei stark untersampelten Bildern.
Hallo Heiko,
was verstehst Du unter "stark undersampelt"? Gegenüber welcher Referenz?
Zitat:
"Richtige" Auflösung ist aber natürlich immer noch besser.
Was bedeuten denn hier konkret die Bezeichnungen "richtig", "immer" und "besser", oder sind das doch eher "gefühlte" Parameter?
Zitat:
Die digitale Verbesserung der Auflösung hat immer das Risiko Artefakte zu generieren.
Ja, das trifft insbesondere zu, wenn das Ausgangsmaterial mangelhaft ist. Dann gibt es aber auch keinen wirklichen Anlass zur "digitalen Verbesserung der Auflösung".
Gruß, Jan |
Bearbeitet von: am: |
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Doc HighCo
Meister im Astrotreff
Deutschland
613 Beiträge |
Erstellt am: 14.04.2019 : 11:33:26 Uhr
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Hallo Jan,
undersampled bedeutet, daß die Pixelauflösung deutlich geringer ist als die mögliche Teleskopauflösung. Das ist glaube ich allgemein so definiert. Das Dawes Limit wäre z.B. 0.5", Dein Pixelmaßstab aber nur 1,5" pro Pixel. Das wäre dann undersampled. Wenn Du in die Nähe des Auflösungslimits des Teleskops kommst, dann kannst Du drizzeln wie Du willst, dann wird das Bild nicht schärfer. Die Unschärfe wird nur über mehr Pixel verteilt.
Du kannst auch durch Drizzeln nicht die Lichtstärke erhöhen bzw. beibehalten. Die Photonen vermehren sich dadurch ja nicht. Du teilst das Signal und Rauschen nämlich auf mehr Pixel auf. Und da gilt das gleiche, wie wenn Du mehrere Pixel zusammenfasst um das Signal/Rauschverhältnis zu verbessern - halt nur umgekehrt. Beim Drizzeln sinkt das S/R. Wenn Du bei F/5 drizzelst, um auf die Pixelauflöung einen F/7.5-Teleskops zu kommen, dann hast Du auch nur das S/R eines F/7.5-Teleskops.
Aber bei lichtstarken Objekten kann das durchaus eine gute Methode sein die Auflösung zu verbessern. Da widerspreche ich nicht. Und Du sagts es ja selbst, wenn die Schärfe des Ausgangsmaterial schon schlecht ist (z.B. durch Seeing, Kollimierung etc.), dann bringt auch Drizzeln nichts.
Viele Grüße
Heiko |
Bilder bei Astrobin: https://www.astrobin.com/users/Doc_HighCo/ |
Bearbeitet von: am: |
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Niklo
Altmeister im Astrotreff
Deutschland
5426 Beiträge |
Erstellt am: 14.04.2019 : 12:03:03 Uhr
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Hallo Jan,
Zitat:
Original erstellt von: Jan_Fremerey
Zitat:
Original erstellt von: stefan-h
durch das nachträgliche Bearbeiten wirst du nie die Auflösung erhöhen
Hallo Stefan,
das war, wie Du Dir vielleicht denken kannst, von mir gewiss auch nicht so gemeint. Mein Hinweis auf "f/7,5" sollte nur die von Roland als angemessen eingeschätzte Aufnahmebrennweite bei f/8 kommentieren. Mit meiner oben gezeigten Aufnahme glaube ich also gezeigt zu haben, dass eine Aufnahme mit 2,4 µm Pixelraster bei f/5 mit 1,5-facher datentechnischer Nachvergrößerung in der Praxis zur gleichen Bildauflösung führt wie eine Aufnahme mit 1,5-facher optischer Nachvergrößerung mittels Barlow bei f/7,5.
Gruß, Jan
Das ist für mich auch kein Beweis. Das sind verschiedene Kameras, und verschieden Nächte. f/11 ist auch etwas weniger wie f/13 aber natürlich näher dran wie f/5 an f/8, aber durch die Barlow hattest Du längere Belichtungszeiten und möglicherweise nicht alles ausreizen können, was mit der neuen Kamera und f/8 möglich wäre.
Was man aber sieht, dass Du mit der neuen Kamera in etwa gleich gute Aufnahmen hin bekommst wie früher mit Barlow und älterer Kamera.
Das ist schon mal gut.
Was ich zusätzlich vermute, dass Du bei 10" auch trotz Stacken bei längerer Belichtungszeit f/11 statt f/5 nicht die theoretische Auflösung schaffst und Du daher nichts verschenkst. Wie es bei einer guten 1,5x Barlow wäre ist schwierig zu sagen, da Du keine gute 1,5x Barlow hast.
Es gäbe so eine 1,5x Barlow:
https://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p9273_APM-2--telezentrische-Barlow---Newton-Koma-Korrektor-1-5-fach.html
Ob sich das lohnt und ob die Barlow echt gut ist... ich weiß es nicht.
Servus,
Roland |
Freund kleiner und klassischer Teleskope |
Bearbeitet von: Niklo am: 14.04.2019 12:13:07 Uhr |
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stefan-h
Altmeister im Astrotreff
17398 Beiträge |
Erstellt am: 14.04.2019 : 12:57:03 Uhr
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Hi Jan,
in dem gelinkten Dokument geht es überwiegend um eine Verbesserung der Darstellung durch beseitigen von Bildstörung wie cosmics oder Pixelfehler (hot-/coldpixel, unterschiedliche Empfindlichkeit einzelner Pixel) des Chips selbst. An lediglich zwei Stellen fand ich erwähnt, das dadurch auch Verluste durch Undersamling etwas ausgeglichen werden können. Der komplette restliche Teil bezieht sich immer wieder auf Cosmics usw. (siehe vorherige Zeile) sowie auf das kontrollierte Dithering bei den Aufnahmen. Zitat:
Das Endprodukt von MultiDrizzle ist ein registriertes, kosmisch strahlengereinigtes, verzerrungsfreies, photometrisch flaches Bild
Das wird erreicht, indem man das Teleskop kontrolliert (und damit den Detektor) von Bild zu Bild um eine gewisse Anzahl von Pixeln verschiebt nennt man Dithering. Zitat:
Zwei der Hauptstrategien beinhalten Offsets um eine ganze Anzahl von Pixeln, um die Entfernung schlechter Pixel zu erleichtern, und Offsets um Sub-Integer-Pixel, um die räumliche Abtastung der Point Spread-Funktion (PSF) zu verbessern. Die Anwendung ist besonders wichtig im Falle von HST, wo das PSF so klein ist, dass es von der Mehrheit der primären wissenschaftlichen Instrumente deutlich unterabgetastet wird.
Letzteres wäre das, was du zu erreichen glaubst. Allerdings setzt das dafür nötige 1/2-Pixel-Sub-Sampling etwas mehr voraus-Zitat:
Wenn eine verbesserte räumliche Abtastung bei Programmen mit zwei oder mehr Orbit-Störgrößen/Filter-Kombinationen erwünscht ist, wird ein "voller" 4-Punkt-Dither empfohlen (z.B. Bereitstellung von 1/2-Pixel-Sub-Sampling entlang beider Detektorachsen). Die meisten Subpixel-Informationen in einem Bild werden durch ein Vierpunkt-Dither wiederhergestellt.
Zitat:
Daher ist es unerlässlich, das Vorhandensein von Bild-zu-Bild-Verschiebungen, Rotationen und/oder Skalenvariationen vor der Kombination von Daten mit MultiDrizzle zu erfassen.
Du machst aber kein kontrolliertes Dithering durch Versetzen des Detektors, du nimmst einzelne Frames auf und auf diesen kommt es zwar durch Seeingeinfluss durch einen Versatz der Abbildung, aber diese ist absolut unkontrolliert und von frame zu frame wird dieser Versatz nicht alle Pixel gleichzeitig in gleiche Richtung und gleichen Wert betragen.
Bedeutet schlichtweg- auf welches Pixel durch Seeing ein Bildpunkt des Objekts abgelichtet wird ist rein zufällig und jeder einzelne Bildpunkt in in einem Frame kann dabei auf jedes beliebige Nachbarpixel fallen- eben nicht wie bei richtigem Dithern kontrolliert um einen bestimmten Pixelwert in eine bestimmte Richtung verschoben.
Das Dokument bezieht sich auf Hubble- und da oben gibt es keinen Seeingeinfluss. Dazu beschreibt das Dokument auch sehr gut, das die nachträgliche Bearbeitung der gedithert aufgenommenen Frames nicht durch eine pauschale nachträgliche Verarbeitung verbessert wird, die Parameter zum Erreichen eines bestmöglichen Ergebnisses müssen jeweils angepasst werden.
Du erreichst also mit deinem Vorgehen keine höhere Auflösung, du erreichst allenfalls eine bessere Schärfung der in den einzelnen Frames bereits vorhandenen Daten entsprechend der durch den Chip vorgegebenen möglichen ereichbarer Auflösung.
Gruß Stefan
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12" Galaxy Dobson * 105mm William ZS - 66mm William ZS - Tak FSQ85
Vixen Atlux - Skysensor 2000 PC - GP DX Skysensor 2000 / auf Berlebach Planet
Sonnenbeobachtung: 2" Baader Herschelkeil - SolarMax 60 mit BF15
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Bearbeitet von: stefan-h am: 14.04.2019 13:49:35 Uhr |
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Thema |
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Mondpartie mit 2,4 µm bei f/5
