RIDUZIONE DATI CCD

RIDUZIONE DATI CCD

dal frame Raw al frame scientifico

CCD  raw  image  of  NGC  2237-­‐9  

CCD  raw  image  of  NGC  2024  and  B  33  

Widefield  raw  image  

Composizione  di  un  Frame  (dataset)  

Raw  Frame  =    

Light  Frame  (sorgente  +  fondo-­‐cielo)  +     Bias  Frame  +    

Dark  Frame  +  

Disomogeneità  di  illuminazione  e  di  risposta  (Un-­‐flat  field)  

Vanno Tutti “riprodotti” e “sottratti”!

DATASET  

123 431 1245 238 492 515 25 917 4599 2340 9818 623 456 567 888 92 567 2579 852 9521 531 257 254 234 978 568 246 265 3678 45 1356 357 3456 78 987 …

IMAGE  

U n a i m m a g i n e è u n a rappresentazione del dataset ottenuta attraverso un’opportuna funzione di trasferimento

Raw  Frame  

Corren?  di  polarizzazione  (bias)  e  rumore  eleJronico  (Readout  Noise)   Come  si  riproduce?:  

O0uratore  chiuso  e  t_exp  ≈  0  

Si  accumula  nel  tempo  a  causa  della  Dark  Current  

Come  si   riproduce?:  

O0uratore   chiuso,  stesso   tempo  di  

esposizione  e   stessa  

temperatura   del  frame  raw  

Bassa  temperatura  e/o  t   breve  

Temperatura  più  alta  e/o   tempo  più  lungo  

Immagini  di  Dark  

Dipende  dalla  disuniformità  di  risposta  dei  pixel  e  dalla  disuniformità  di   illuminazione  del  CCD  dovuta  all’oXca  

Come  si  riproduce?:  

Si  usa  una  fonte  di  illuminazione   uniforme.  

Il  tempo  di  esposizione  dipende   dalla  sorgente  di  illuminazione:  

si  espone  fino  a  raggiungere  il   30-­‐50%  del  valore  di  

saturazione.  NON  si  cambia  la   messa  a  fuoco  

P'(m,n) = P(m,n) − [D(m,n) + B(m,n)]

F(m,n) F

Riduzione  dei  da?  CCD  

acquisire  Dark  (oJuratore  chiuso,  stesso  tempo  di  esposizione  e  stessa  temperatura   dei  Raw)  e  Bias  (oJuratore  chiuso,  stessa  temperatura  dei  Raw)   SoNrarre  Dark   (D)  e  Bias  (B)    

acquisire  Flat  (fonte  di  illuminazione  uniforme,  stesse  condizioni  di  messa  a  fuoco)   Normalizzare  per  il  Flat  (F)    

Operazione  matema?ca  che  viene  eseguita  su  ogni  pixel:  

Ma…  

Anche  i  Flat  hanno  il  loro  Dark  +  Bias   acqusire  Dark  e  Bias  dei  Flat  

Nei CCD raffreddati ad azoto liquido in genere si sottrae solo il Bias

Il Dark include il Bias: il Bias va fatto solo in caso di “rescaling” del Dark

dark   bias  

Rescalig  scorreJo   Rescalig  correJo  

Inoltre:  ogni  operazione  sul  raw  frame  aggiunge  rumore   acquisire  numerosi  Dark  e  Flat   e  fare  la  media  (o  mediana  o  altro…)  

Procedura:  

Raw   Dark+Bias  (#9)     Flat  (#20)   Dark(+Bias)  del  Flat  (#9)  

Mediana  dei  Dark:  D_F   Mediana  dei  Flat  

MASTER  FLAT   MASTER  DARK  

Mediana  dei  dark  

R' = R − ( MD)

MF MF File  RidoJo  

Trattamento dell’Immagine

Raw Frame

Dark Frame

Flat Field

Applicazione  del  Flat  field  

SoJrazione  del  dark  (e  pulizia  “cosme?ca”  del  blooming)  

Invece  di  una  singola  LUNGA  esposizione  si  possono  “sommare”  più   esposizioni  CORTE:    

Quello  che  conta  è  il  Rapporto  Segnale  /Rumore  (S/N)  

Segnale  =  Numero  N  di  fotoni  –  segue  la  sta?s?ca  di  Poisson   Rumore  =  fluJuazione  sta?s?ca  di  N  (σ_N)  =   N

S

N = N

N = N

SKamo  (in  prima  approssimazione)  ignorando  le  altre  fonK  di  rumore  

Dal  punto  di  vista  del  rapporto  S/N:  

Una  singola  posa  di  tempo  T  è  (circa)  equivalente  alla  media  di  n  pose  di  tempo   t,  con  T  =  nt  

S/N  della  media  di  n  pose  di  tempo  t:    

Segnale  singola  posa  =  N/n   Noise  singola  posa  

Segnale  medio  ≈  N/n,  Noise  della  media  

S

N ≈ N / n N / n

n

= N

N = N

= N / n

≈ N / n n

Piu0osto  che  una  singola  posa  molto  lunga,  con  opportune  accortezze,  conviene   spezzare  la  posa  in  un  certo  numero  di  so0oesposizioni.  

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