A.I.P. St Michel 2010. A.I.P. St Michel 2010 Les pré-Traitements Thierry Viant.

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1 A.I.P. St Michel 2010

2 A.I.P. St Michel 2010 Les pré-Traitements Thierry Viant

3 A.I.P. St Michel 2010 Pre-Traitement d’images CCD Perturbations optiques : le flat Perturbations électroniques : bias et dark Durée des poses / Nb de Pose – Signal/Bruit Méthodes d’empilement Comparatif des methodes d'empilement Thierry Viant

4 A.I.P. St Michel 2010 Perturbations optiques Signal à l'ecran (pixel) = Atténuation(pixel) x Signal d'origine (pixel)‏ Poussieres -Vignettage -Efficacité des pixels du capteur Atténuation du signal +++ ++ +

5 A.I.P. St Michel 2010 Les Flats Cartographie de la configuration actuelle du systéme optique/capteur: - Compense les perturbations d’origines optiques - Compense les différences de sensibilité des pixels du capteur Réalisation du flat: - Faire au moins 5 flats depuis une source homogéne - niveau ADU au 1/3 et les 2/3 de la dynamique du capteur : CCD 16 bits : entre 21000 et 40000 ADU APN 14 bits : entre 5000 et 11000 ADU APN 12 bits : entre 1300 et 2700 ADU - NE PAS SATURER LE FLAT

6 A.I.P. St Michel 2010 Les Flats Boite à flat A construire Pas trés chère Efficacite correcte Mobile Fond de ciel gratuit Efficace Attention aux étoiles Panneau lumineux Chèr Efficace Puissant Alimentation 220

7 A.I.P. St Michel 2010 Perturbations électroniques: Offset ou Bias / Bruit de lecture Signal correspondant au zéro de la ccd : à soustraire à l’image brute. Réalisation d’un offset : - Image à durée nulle - Doit être pris dans l'obscurité - Image à faible niveau: prendre un bon nombre d'offset (> 15 )‏ - Réaliser un master Offset ( médiane)‏

8 A.I.P. St Michel 2010 Perturbations électroniques: Dark / Bruit thermique Agitation d’atomes d’origine thermique dans le capteur, qui provoquent une accumulation d’électrons supplémentaires à l’accumulation d’origine lumineuse Agitation d’origine thermique -> plus le capteur est refroidi, plus faible sera la perturbation. (La valeur du bruit est divisée par 2 tout les 10° ) Réalisation d’un dark: - Image prise dans le noir total - Mêmes conditions que l'image: ( même température et même pose) - Prendre un bon nombre de dark (> 15)‏ !!!! Le dark contient l'offset !!!!

9 A.I.P. St Michel 2010 Résumé : Flat / Offset / Dark TempératureDuréeQuantitéRemarques Bias/offset Peu importeLa plus courte possible Le plus possible (15-20 >) Reutilisable pendant qqles mois Dark Identiques aux images brutes Le plus possible (15-20 >) Reutilisable pendant qqles mois Flat Peu importeCourt si possible (dark flat) Au moins 5Unique pour la configuration optique Dark Flat Identique aux flats Au moins 5

10 A.I.P. St Michel 2010 Calibration compléte Brute FlatBias/OffsetDarkDark Flat Maître Bias/Offset Maître Dark Maître Dark Flat Maître Flat Comb. Combinaison - Soustraction Calibrée Soustraction Division

11 A.I.P. St Michel 2010 Durée de la pose Image brute de 3 min : Signal faible se confondant avec le signal de lecture Informations faibles mal définies Image brute de 30 min : Signal plus important pour les faibles nébulosités Plus d’informations Détails mieux définis La plus longue possible admissible en essayant d’optimiser sa durée. Dépend de la transparence du ciel : Valeur ADU du fond de ciel de l'image < (1.5 à 2)xbruit

12 A.I.P. St Michel 2010 Nombre de poses Plus il y a de poses et meilleur sera le rapport signal/bruit (RSB) 1 image = RSB 4 images = 2 x RSB 10 images = 3.16x RSB 100 images = 10 x RSB 1 pose 4 poses 10 poses CONSEIL : Utiliser le dithering entre chaque poses

13 A.I.P. St Michel 2010 Empilement des images : Les séquences Normalisation : - Mise à niveau du fond de ciel à partir d’une image de référence Alignement : -Calcul décalage et angle de chaque image à partir d’une image de référence Empilement : - Somme, Moyenne, Mediane, Sigma-Klipping, … Cosmétique : - suppression des points/colonnes mortes - deblooming

14 A.I.P. St Michel 2010 Empilement : Addition Ne supprime pas les pixels déviants ( Avion, rayons cosmiques )‏ Peu robuste : sensible aux variations A éviter 2000 1000 28 26 25 23 21 20 Liste pixel Signal correct Rayon cosmique Passage satellite 3163

15 A.I.P. St Michel 2010 Empilement : Moyenne 2000 1000 28 26 25 23 21 20 Liste pixel Rayon cosmique Passage satellite 351 Ne supprime pas les pixels deviants (satelitte, rayons cosmiques )‏ Ecart type = 697 !!! Peu robuste : sensible aux variations Signal correct A éviter

16 A.I.P. St Michel 2010 Empilement : Mediane Valeur médiane de la liste des pixels ordonnés MAD = 4 (equivalent écart type pour la médiane)‏ Avantages : Supprime les pixels déviants (Avion, rayons cosmiques)‏ Méthode robuste - Peu sensible aux variations Inconvéniant: Exclusive sur la valeur mediane 2000 1000 28 26 23 21 20 Liste pixel Rayon cosmique Passage satellite 25 Signal correct 25

17 A.I.P. St Michel 2010 Empilement : Kappa-Sigma clipping Processus itératif avec 2 paramètres:  représente le terme multiplicateur à l’ecart-type   Nombre d’itération 1. Calcul de la moyenne et écart-type (  )‏ 2. Elimination des valeurs en dehors de [Moyenne-   Moyenne+  ] 3. Retour à l’étape 1 si valeurs éliminées et itérations restantes 4. Le résultat est la moyenne des valeurs restantes 2000 1000 28 26 25 23 21 20 Liste pixel Rayon cosmique Passage satellite Signal correct 23.3 -Relativement robuste -Conseillé pour un nombre d’images (>10) -Ne pas prendre un K trop grand

18 A.I.P. St Michel 2010 Empilement : Kappa-Sigma m é dian Processus itératif avec 2 paramètres:  représente le terme multiplicateur à l’ecart-type   Nombre d’itération 1. Calcul de la moyenne et écart-type (  )‏ 2. Les valeurs en dehors de : [Moyenne- , Moyenne+  ] sont remplacés par la médiane 3. Retour à l’étape 1 si valeurs remplacées et itérations restantes 4. Le résultat est la moyenne des valeurs 2000 1000 28 26 25 23 21 20 Liste pixel Rayon cosmique Passage satellite Signal correct 25 -Très robuste -Ne pas prendre K et N trop grand -Conseillé pour beaucoup d’images 25 23.28

19 A.I.P. St Michel 2010 Comparatif: méthode d’empilement Test de différentes méthodes d’empilement pour un même lot d’image. - Mesure du bruit sur une liste de 10 images:( écart-type prise sur une même zone) 3.113.203.303.212.962.772.782.832.9 9 3.0 4 FWHM ‘’ 40.239.138.137.135.2 33.332.732. 2 32. 5 Bruit (adu) 9876543210image Méthodes utilisées: -Addition -Moyenne -Médiane -Sigma-Clipping Median -SD-Mask 10 images de la région de m106 - stl11000 - durée / poses : 15’’’ - pré-traitées - alignées Image 0 avec inscription simulant un satellite / rayon cosmique

20 A.I.P. St Michel 2010 A part la “somme”, le bruit diminue avec le nombre de pose. Somme : Bruit augmente en fonction du nb de pose, la pire des solutions Moyenne : Bruit convenable, mais n‘élimine pas les traces Mediane : Bruit + important que la moyenne (25%), pixels déviants éliminés SC : Bruit plus faible que la médiane ( ! aux nb de poses ), meilleur fwhm SD Mask : Meilleur résultat de réduction de bruit, meilleur FWHM, meilleur contraste, plus longue des méthodes 5.57.09.613.7SD Mask 9.411.815.623.3 Sigma Clip 10.112.81619.3Médiane 8.310.31316.2Moyenne 80.770.863.749.5Somme 10753 Bruit : Méthode / Nb d’images Empilement sur 4 series d'images via MaximDL avec 5 méthodes : Comparatif: méthode empilement 96333.21 88333.20 94343.48 84353.51 843553.51 Contraste (ratio) Background Adu FWHM ‘’ Mesure du bruit / Méthode d’empilement en ft du nb d’image FWHM, Contraste donné par CCDInspector pour l’empilement de 10 images Fond de ciel: Evalué sur la zone d’analyse du bruit

21 A.I.P. St Michel 2010 Somme – Moyenne -Trace “AIP” atténuée mais -toujours présente SD-Mask : Trace “AIP” disparue Comparatif: méthode empilement

22 A.I.P. St Michel 2010 Conclusion - Faire un pré-traitement soigné : - Rafraichir reguliérement votre bibliotheque de bias et de dark - Appliquez-vous pour la réalisation des flats. -Empilement : - Nb de poses < 7 prendre plutôt la médiane ou SD Mask - Au dela, choisir entre “sigma clipping” ou “SD Mask”. La qualité de vos images dépendera de … …. la qualité de votre pré-traitement

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