A.I.P. St Michel 2010

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

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

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

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 et ADU APN 14 bits : entre 5000 et ADU APN 12 bits : entre 1300 et 2700 ADU - NE PAS SATURER LE FLAT

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

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)‏

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 !!!!

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

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

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

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

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

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

A.I.P. St Michel 2010 Empilement : Moyenne 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

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 Liste pixel Rayon cosmique Passage satellite 25 Signal correct 25

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 Liste pixel Rayon cosmique Passage satellite Signal correct Relativement robuste -Conseillé pour un nombre d’images (>10) -Ne pas prendre un K trop grand

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 Liste pixel Rayon cosmique Passage satellite Signal correct 25 -Très robuste -Ne pas prendre K et N trop grand -Conseillé pour beaucoup d’images

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) FWHM ‘’ Bruit (adu) image Méthodes utilisées: -Addition -Moyenne -Médiane -Sigma-Clipping Median -SD-Mask 10 images de la région de m106 - stl durée / poses : 15’’’ - pré-traitées - alignées Image 0 avec inscription simulant un satellite / rayon cosmique

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 SD Mask Sigma Clip Médiane Moyenne Somme Bruit : Méthode / Nb d’images Empilement sur 4 series d'images via MaximDL avec 5 méthodes : Comparatif: méthode empilement 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

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

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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