il rumore nell'immagine bias o dark

[Pering]

In collaborazione con il prof. A.Forcina, sto conducendo una indagine sui valori di deviazione standard delle immagini digitali nei vari sensori in commercio.
Esorto tutti a mandarmi i seguenti dati anche di archivio, tratti da sequenze di almeno 9 bias o dark.
siano I1,I2.....In, le immagini della sequenza.
Marca e modello del ccd
Temperatura del sensore e/o esterna (se possibile)
Tempo di integrazione
n=numero delle immagini della sequenza
DS(I1)=deviazione standard della immagine I1
DS(I2)=deviazione standard della immagine I2
DS(M)=deviazione standard della media della sequenza
DS(I1-M)=deviazione standard della immagine risultante dalla differenza tra l'immagine I1 e la media delle immagini della sequenza.
DS(I1-I2)=deviazione standard della immagine risultante dalla differenza tra l'immagine I1 l'immagine I2.

una volta completata l'indagine speriamo di fornire dei parametri utili per ottimizzare l'uso del ccd.
grazie anticipate a chi voglia partecipare all'indagine.

[Pering]

Errata corrige:
Saremo grati a tutti coloro che vorranno mandarmi i seguenti dati,
calcolati anche su sequenze di archivio, costituite da almeno 3 bias o
dark:
Supponendo che I1,I2.....In, siano i frame della sequenza, chi
vuol collaborare dovrebbe specificare: quanto segue:
Marca e modello del ccd
Temperatura del sensore e/o esterna (se possibile)
Tempo di integrazione
n=numero dei frame della sequenza
DS(I1)=deviazione standard della immagine I1
DS(I2)=deviazione standard della immagine I2
DS(M)=deviazione standard della media della sequenza
DS(I1-M)=deviazione standard della immagine risultante dalla differenza
tra l'immagine I1 e la media delle immagini della sequenza.
DS(I1-I2)=deviazione standard della immagine risultante dalla differenza
tra l'immagine I1 l'immagine I2.

[Paolo]

Non so quanto puo' essere utile questo contributo offerto da una camera senza termostato. Probabilmente il sensore era a circa 25° C sotto la T ambiente.

*** Bias frames
CCD Starlight Xpress SXV-H9
T ambiente ~ 5°C
n 10
DS(I1)= 22,78
DS(I2)= 22,81
DS(M)= 7,55
DS(I1-M)= 21,63
DS(I2-M)= 22,66
DS(I1-I2)= 32,15


*** Dark 60s
CCD Starlight Xpress SXV-H9
T ambiente ~ 5°C
n 10
DS(I1)= 37,13
DS(I2)= 37,39
DS(M)= 31,91
DS(I1-M)= 22,43
DS(I2-M)= 22,50
DS(I1-I2)= 33,24

Non so che tipo di studio state facendo, comunque la dev std dei dark e' da prendere con le pinze per la forte dipendenza del valore dai singoli pixel caldi. Credo sia piu' utile lavorare sulle immagini bidimensionali scandagliando tutti i pixel ed isolando il comportamento dei piu' "ribelli", ovvero quelli che incidono maggiormente sulle statistiche.

Ad esempio, in questo grafico (uno studio che ho fatto molto tempo fa), se togli i primi nove pixel caldi piu' attivi, la statistica globale cambia molto:

Teneteci informati
Ciao
Paolo

[Pering]

Grazie Paolo
a fine indagine pubblicheremo le nostre impressioni.
vorresti spiegare che significa bidimensionale?
e poi illustrare il tuo grafico?

Ho analizzato i bias, puoi verificare il valore DS(I1-M)?
mi sembra troppo alto, dovrebbe essere intorno a 21.55
Forse dipende dall'offset, mi sai dire quanto vale?

[Paolo]

Non volevo confondere....per bidimensionale intendo semplicemente la matrice x-y di pixel, considerando i valori dei singoli pixel. Ho fatto un piccolo programma in visual basic che apre un'immagine fit e legge i dati delle intensita' di ogni pixel. Cio' permette ad esempio di fare un grafico, come quello sopra, che mostra il comportamento dei pixel caldi in funzione della corrente di buio (dipendente dal tempo).

Per il grafico ho utilizzato una serie di dark, presi ad una temperatura ambiente di 5°C (sensore probabilmente a -20°C), di durata 30, 60, 120, 240, 480 secondi ed analizzando con il programmino le rispettive combinazioni (sigma se non ricordo male). Per le quattro serie di dark ho selezionato i 50 pixel piu' intensi e li ho messi nel grafico.

Si vede come quelli che arrivano a saturazione, con esposizione di 480 secondi, sono solo sette. Un altro paio raggiunge meta' dinamica mentre gli altri si assestano su valori decisamente inferiori. In ogni caso sono questi che hanno un forte impatto sulla deviazione stdandard dell'intera immagine.

Quando torno a casa ti verifico il dato che chiedi. L'offset vale circa 1400 ADU.

In che modo intendete ottimizzare l'uso del CCD?

Ciao

[Pering]

Grande il programmino, si potrebbe avere?
L'idea parte dal prof. Forcina che partendo da considerazioni statistiche vuole trovare delle relazioni pratiche tra rumore e difetti stabili di un ccd, che possano aiutare a capire il comportamento del proprio ccd. In sostanza i punti sono questi:
• come valutare la caratteristiche di un sensore?
• quanti light e quanti dark è opportuno utilizzare per ottenere un’immagine astronomica ottimale?
• quando è possibile riutilizzare una sequenza di dark per la calibrazione delle immagini astronomiche?
• per correggere i pixel caldi è bene applicare una maschera dei difetti?
• Si può evitare di fare una sequenza di dark per calibrare una sequenza di immagini light?

L'ultima domanda l'ho proposta io, come ben sai è il mio cavallo di battaglia.

Comunque giacchè tu sei mooolto ma moolto più ferrato di me in materia, vorresti partecipare alla cosa? nel caso ti manderei la bozza del lavoro in itere.

Per quanto riguarda l'offset, dovresti toglierlo da tutti i frames di bias e rifare i calcoli.
finora abbiamo analizzato: atik 314, sbig st 11000, sbig st 8300.
ciao

[Paolo]

Per il programmino non ci sono problemi ma tieni conto che non e' integrato, nel senso che non produce direttamente i grafici ma inserisce in una matrice tutti i valori ADU dell'immagine, da manipolare poi con varie routine da scrivere in Visual Basic (ho usato VB6). Ti mando comunque il sorgente. Se hai anche una piccola conoscenza di VB non avrai problemi.

Per le domande che vi ponete c'e' sicuramente da considerare lo scopo per cui si prendono le immagini, se estetico o di misurazione astrometrica e fotometrica (penso anche alle varie interazioni con eventuali sistemi antiblooming).

Io comunque non sono ferrato, ho fatto solo alcuni esperimenti con la mia camera CCD, deducendo tra l'altro che c'e' un certo margine per molte delle mie applicazioni rispetto ad una calibrazione rigorosa. Vorrei interessarmi di tutto ma il tempo e' tiranno e non so se poi riusciro' a seguire adeguatamente la cosa.

In che modo volete che tolga l'offset dai bias? Come devo calcolarlo per i vostri scopi?

Ciao
Paolo

[Pering]

Lascia perdere l'offset, ho verificato io, non dipende da quello.
Togliendo l'offset, la deviazione standard non cambia.

In sostanza lo studio si basa sul fatto che il rumore si comporta secondo delle specifiche leggi di statistica, quindi se queste leggi non vengono rispettate, vuol dire che c'è qualche problema inerente all'Hardware,

Per esempio ho riscontrato un comportamento anomalo nel tuo ccd, ora dovrei avere riscontro con un altro ccd dello stesso modello per tirare delle conclusioni, però prima di emettere sentenze voglio che controlli bene, i valori che mi hai comunicato.
Sarebbe bene rifarli 9 bias, per esempio questa sera, e ricalcolare il tutto, già che ci sei mi potresti fare anche 9 dark da 600 secondi, o se li hai in archivio fa lo stesso.