חוקרים פיתחו מערכת דימות בעלת רזולוציה גבוהה לצילום מהחלל

כושר ההפרדה (רזולוציה) של פרטים בתמונה מצולמת הוא היתרון של המיפתח הסינתטי. בשל העובדה כי גודל הפרט הכי קטן שניתן להבחין בתמונה עומד ביחס הפוך לממדי מפתח המערכת המצלמת, ככל שגודל המיפתח הסינתטי יהיה גדול יותר, כך המערכת תוכל לדמות פרטים קטנים יותר

צילום של אזור ירושלים שביצע הלוויין ונוס. בתמונה ניתן לראות את ירושלים וסביבותיה באיכות חסרת תקדים, תוך הבחנה בפרטי קרקע שונים. ונוס מכיל מצלמה ברזולוציה של 5 מטרים המצלמת ב-12 שכבות מידע ומכסה כ-740 קמ"ר ב-110 מקומות ברחבי העולם. כיום אין בחלל לוויין המכיל שילוב של איכויות מסוג זה. מקור: באדיבות משרד המדע.
צילום של אזור ירושלים שביצע הלוויין ונוס. בתמונה ניתן לראות את ירושלים וסביבותיה באיכות חסרת תקדים, תוך הבחנה בפרטי קרקע שונים. ונוס מכיל מצלמה ברזולוציה של 5 מטרים המצלמת ב-12 שכבות מידע ומכסה כ-740 קמ"ר ב-110 מקומות ברחבי העולם. כיום אין בחלל לוויין המכיל שילוב של איכויות מסוג זה. מקור: באדיבות משרד המדע.

חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, הדוקטורנטית אנגיקה בולבול בהנחיית פרופ' יוסף רוזן מהמחלקה להנדסת חשמל ומחשבים, פיתחו מערכת דימות במיפתח סינתטי העומדת לחולל מהפכה בתחום הצילום מהחלל. מיפתח סינתטי של מערכת דימות הוא מיפתח וירטואלי גדול בהרבה מהמיפתח הפיזי של המערכת והוא ממומש על-ידי סריקה לאורך זמן של המיפתח הפיזי על פני שטח המיפתח הסינתטי. החידוש המהפכני במערכת זו הוא שהמיפתח הפיזי סורק רק את היקף המיפתח הסינתטי ובכל זאת – המערכת משיגה את כושר ההפרדה כאילו נסרק כל השטח.

כושר ההפרדה (רזולוציה) של פרטים בתמונה מצולמת הוא היתרון של המיפתח הסינתטי. בשל העובדה כי גודל הפרט הכי קטן שניתן להבחין בתמונה עומד ביחס הפוך לממדי מפתח המערכת המצלמת, ככל שגודל המיפתח הסינתטי יהיה גדול יותר, כך המערכת תוכל לדמות פרטים קטנים יותר.

במאמר שפורסם בגיליון דצמבר של כתב-העת המוביל בתחומו Optica, טוענת בולבול שמחקרה מראה כי מספר הנחות קודמות אודות צילום לטווח ארוך שגויות.

"תמיד חשבו כי הדרך לשפר את רזולוציית התמונה, כולל צילום, של גופים שמימיים רחוקים היא להשתמש בעדשות, או מראות, טלסקופ ענקיות, לפעמים בקוטר של מספר מטרים. במחקר הנוכחי מצאנו כי לא צריך את הטלסקופ כולו כדי לקבל את התמונות הנכונות – אפילו באמצעות שימוש בחלק קטן, נמוך עד כדי 0.43%, משטח המיפתח, הצלחנו להשיג רזולוציית תמונה דומה לאלה שהושגו באמצעות המיפתח המלא של מערכות ראיה מבוססות עדשה או מבוססת מראה קעורה. לכן, העלות העצומה, המישקל והחומר הדרושים לבניית טלסקופי חלל עם מראות ענקיות יכולים להצטמצם משמעותית", כך לפי אנגיקה בולבול.

"ציוד הדמיה אשר יפיק תמונות באיכות גבוהה יישלח לחלל באמצעות לוויינים קטנים, כמעט בגודל של קרטון חלב גדול", הוסיפה, "זאת המצאה שמשנה לחלוטין את עלויות חקר החלל, לימוד אסטרונומיה, צילומים אוויריים וכדומה" סיכמה בולבול.

אנגיקה בולבול, במקור מהודו, חיברה את המאמר יחד עם פרופ' יוסף רוזן וד"ר ויג'יאקומאר אנאנד, פוסטדוקטורנט, גם הוא מהודו. המחקר התמקד במערכת בשם מיפתח שולי סינתטי עם טלסקופים מסתובבים (Synthetic Marginal Aperture with Revolving Telescopes), או בקיצור SMART. המערכת מבוססת על מערך של תת-מיפתחים קטנים המסודרים לאורך ההיקף המיפתח הסינטטי הגדול. כדי להדגים את יכולותיה, הצוות בנה מודל עבודה מיניאטורי עם מערך של מיפתחי משנה המדמה את הטלסקופ הגדול. זאת במטרה ללמוד את רזולוציית התמונה של המטרה הניצפת בהשוואה לתמונות ממערכת הדמיה ישירה רגילה המצוידת באותן מידות של המיפתחים.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

8 תגובות

  1. נשמע מעניין, רק חבל שרשום בצורה כל כך חובבנית ובלתי מובנת.

    1. ״כושר ההפרדה (רזולוציה) של פרטים בתמונה מצולמת הוא היתרון של המיפתח הסינתטי. בשל העובדה כי גודל הפרט הכי קטן שניתן להבחין בתמונה עומד ביחס הפוך לממדי מפתח המערכת המצלמת, ככל שגודל המיפתח הסינתטי יהיה גדול יותר, כך המערכת תוכל לדמות פרטים קטנים יותר״

    כלומר כדי לראות פרטים ממש קטנים יש צורך במפתח ענק, איזה יתרון זה בדיוק? נשמע יותר כמו חיסרון…

    2. ״החידוש המהפכני במערכת זו הוא שהמיפתח הפיזי סורק רק את היקף המיפתח הסינתטי״

    מה זה ״מפתח פיזי״? האם הכוונה היא לגלאי שקולט את התמונה מהעדשות והמראות? מה זה ״סורק רק את ההיקף״? כלומר אין שימוש בפיקסלים שבמרכז התמונה? רק אלו שבשוליים?

    3. ״תמיד חשבו כי הדרך לשפר את רזולוציית התמונה, כולל צילום, של גופים שמימיים רחוקים היא להשתמש בעדשות, או מראות, טלסקופ ענקיות, לפעמים בקוטר של מספר מטרים״

    עד כמה שידוע לי מה שקובע את הרזולוציה של התמונה זה מספר הפיקסלים בגלאי. העדשות והמראות קובעות רק כמה פוטונים יגיעו לכל פיקסל בגלאי ועד כמה התמונה שמתקבלת תהיה בהירה או חיוורת יותר.

    4. אין שום הסבר ברור לגבי אופן העבודה של השיטה הזו, כיצד ״מפתח פיזי״ מתורגם למפתח סינטטי גדול יותר? האם כל פיקסל בגלאי הפיזי הופך לכמה פיקסלים במפתח הוירטואלי/סינטטי? מה הבסיס של השיטה הזו? כיצד זה עובד?

    5. סתם תהייה, אם ניתן לקבל תמונה באיכות כל כך טובה ע״י שימוש בחלק כל כך קטן של הגלאי, מה לגבי שימוש בשיטה הנ״ל תוך שימוש ב 100% מהגלאי/המפתח הפיזי? אולי למשל אפשר להפיק מהטלסקופ האבל תמונות באיכות הרבה יותר גבוהה בעזרת השיטה הזו?

  2. א. באסטרונומיה, עניין חשוב מאד הוא כמות האור. טלסקופים ננעלים שעות ולילות על מטרה מסויימ, – כוכב, גלקסיה או אזור, כדי לאסוף מספיק אור לקבלת המידע. טלסקופ עם 1/2 אחוז שטח יצטרך להסתכל פי 200 יותר זמן כדי לאסוף אותו מספר פוטונים.
    ב. יש כיום מערכות של שני טלסקופים שמחוברים אופטית כדי ליצור תמונה ברזולוציה יותר גדולה. הם מגיעים לרזולוציה גדולה במימד אחד. הבעיה בחיבור האופטי שקשה לביצוע.
    ג. בצילום של כדור הארץ מהחלל יתכן יתרון אם המערכת שלהם אכן תצליח לתפקד.
    בהצלחה לחוקרים.

  3. אני לא מבין, בדרך כלל כשמדברים על מיפתח סינטטי הכוונה להדמאה במכ"ם ולא לתצפית באור נראה, אם באמת כוונת המאמר הוא שאפשר לקבל את אותה רמת פירוט של טלסקופ החלל האבל עם טלסקופ קטן בהרבה זו ממש מהפכה!

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן