Deconvolutieartefacten

Deconvolutie is een beeldverwerkingstechniek die de vervorming veroorzaakt door een optisch systeem probeert te herstellen. Deconvolutieartefacten zijn ongewenste kenmerken die tijdens dit proces ontstaan en afwijken van de werkelijkheid. Ze ontstaan vaak doordat de gebruikte point-spread function (PSF) niet nauwkeurig is, ruis wordt versterkt, de signaal-ruisverhouding laag is, of doordat grenzen en regelmatige aannames het herstel beperken.

Oorzaken van deartefacten zijn onder meer een onjuiste of onvolledige schatting van de PSF, ruis die versterkt wordt door het herstelproces, beperkte beeldinhoud of foutieve boundary handling, en regulatie die details of contrast te veel wegneemt. Ook illustreert het gebruik van bepaalde deconvolutie-algoritmes gevoeligheid voor abrupte gradiënten, wat kan leiden tot kunstmatige patronen.

Veelvoorkomende artefacten zijn halo’s of gloed rond heldere structuren door PSA-sidelobes, ringing langs scherpe randen, Gibbs-artefacten bij snelle intensiteitsveranderingen, overshooting of undershooting, en versterkte ruis. Bij sommige algoritmes kunnen ook blok- of bandartefacten optreden door beperkte frequentie-resolutie of verkeerde beeldcontent.

Mitigatie van deartefacten omvat een nauwkeurige en representatieve PSF-bepaling, betere ruismodellering en het gebruik van regularisatie of priors (bijvoorbeeld total variation of Tikhonov-regularisatie). Iteratieve methoden zoals Lucy-Richardson kunnen betrouwbaarder worden gemaakt met gepaste stopcriteria, regularisatie, en aanvullende technieken zoals Wiener-filter of geavanceerde deconvolutie met correcte rand- en padding-voorwaarden. Multi-frame of blind deconvolution waarbij de PSF ook geschat wordt, kan eveneens artefacten verkleinen.

Toepassingen komen voor in astronomie, fluorescence-microscopie en medische beeldvorming; in elk veld bepalen instrumenten, acquisitionsnelheid en verwerkingskeuzes mede de aard en ernst van artefacten.