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Hanna Gärtner
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1 Astrofotografie CCD Bilder kalibrieren Schlierbach, Mai 2015

2 CCD Grundlagen der PhotoEffekt einfallendes Lichtquant freigesetztes Elektron Speicher CCDPixel + A Atomkern mit Elektronenhülle D ADU

3 Full Well Full Well ST2000XM Gain = electrons [e] / ADU ADU G ai n= 1 Ladung in Zahlen umgesetzen n2 i B n i = in 7B 5 a. 0 G = n i Ga 0.5 = in a G Inverse System Gain eine etwas unglückliche Formulierung (16 Bit CCD) max. ADUs

4 Störeffekte Während der Aufnahme Photonen Rauschen Dunkelstrom Optik Chip Download von der Kamera Ausleserauschen

5 Dunkelstrom, abhängig von Temperatur und Zeit

6 Welche Daten wollen wir was bekommen wir? Photon Flux t P x, y = I x, y dt 0 Integration over Time QE Efficiency Variation Vignetting and Dust Dark Current Digitazation Nonuniformity (QE je Pixel verschieden Pixel Response Function ) Störung auf optischem Weg Thermischer Einfluß Rauschen d. A/DUmwandl. Durch Kalibrierung werden die Lichtwerte von Störungen befreit

7 ADUs Dark und Bias als Funktion der Zeit Dark Current f (t, T) Bias Level (= const) 0 0 t (integration time)

8 ADUs Photon Signal, optische Einflüsse und Rauschen (multiplikativ) Dark Current (additiv) Bias Level (additiv) 0 0 t (integration time) Zusammensetzung der ADUWerte und Kalibrierung

9 Pixel Response Function (Chip) Die Quanteneffizienz QE wird als Mittelwert angegeben Kein Pixel gleicht dem anderen

10 Dark Bias Amplifier glow ( Fixed Pattern Noise ist sichtbar)

11 Vignettierung Donuts Flat

12 Kalibrierung Teil 1: Subtraktion der additiven Komponenten Image = Image Bias Dark (wenn Dark = Dark Bias)

13 Flat Profil Mean (z.b. 0.75) Mean / Flat Mean = 1.00 (normalisiert) Das invertierte und nomalisierte Flat kann direkt mit dem um Bias und Dark bereinigten Bild multipliziert werden. * Da der MeanWert = 1.0 ist, behält das Bild ungefähr der gleichen Wert. * Dort, wo das normalisierte Flat > 1.0 ist, soll das Bild verstärkt werden * Werte < 1.0 schwächen das Bild

14 Kalibrierung Teil 2: Division mit dem Flat Flat = Flat Bias FlatDark G = mean(flat) / Flat Image = Image * G (normalisiertes Flat)

Beispiel (Mean Werte) Bias 2268.555 Dark 2290.

15 Beispiel (Mean Werte) Bias Dark Dark Bias Image Image Bias Image Bias Dark PixMath Image $T * mean(flat)/flat unverändert im Mittelwert und ohne Donuts!

16 Empfehlungen für die Erstellung von Bias und Darks Lichteinfluß auf Kamera vermeiden Temperatur identisch zur Temperatur bei der Belichtung einstellen viele, viele BiasFrames aufnehmen (70 100) viele DarkFrames aufnehmen (25 30), Belichtungszeit identisch integrieren zu MasterBias und MasterDark mit PixInsight Combination: Average Normalization: no normalization Weights: Don't care (all weights = 1) Pixel Rejection (1) Reject. Algo.. Normalization: Winsorized Sigma Clipping no normalization Pixel Rejection (2) Sigma low Sigma high 4 3 Darks werden nicht vom Bias befreit!

17 Belichtungszeit für Flats ermitteln (konstante Lichtquelle) Messung im Kernbereich von 20 50% ADUs Sättigung max. ADUs = Fullwell/gain Ziel = 75% (max) ADU (1 sec.) Bias = const. 0 0 t extrapolieren t=0 t = 1 sec. t=?

18 Empfehlungen für die Erstellung von Flats viele Flats (~15) je Filter (min ADUs) Belichtungszeit und/oder Helligkeit so einstellen, das 70 80% der Sättigung erreicht werden (SNR!) Flat(s) kalibrieren zu MasterFlat(s) PixInsight ImageCalibration mit MasterBias Calibrate MasterDark Calibrate Optimize (???) Images kalibrieren mit PixInsight ImageCalibration, MasterFlat nicht erneut kalibrieren

19 Schlußbemerkung immer Korrekturbilder anfertigen Betriebstemperatur einhalten Bias Darks mit gleicher Belichtung (wenn möglich) Flats je verwendetem Filter PixInsight verwenden!...das war's schon, danke.

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