CCD-Technik in der Astronomie - Erkennung von Defektpixeln einer CCD-Matrix

von Karsten Schindler (18, Martin-Andersen-Nexö-Gymnasium Dresden)

Kategorie: Geo- und Raumwissenschaften 2004
Betreuer: Dr.-Ing. Helfried Potthoff Dipl.-Ing. Ralf Langhans und, Ralf Langhans (Sächs. Landesgymnasium St. Afra zu Meißen)
Wettbewerbsart: Jugend forscht

Gewonnene Preise:
  • 2. Platz im Bundeswettbewerb
  • Landessieger
  • Regionalsieger

Die CCD-Matrix einer SBIG ST-8 Kamera wird auf defekte Pixel untersucht. Die genaue Kenntnis der Position von Defektpixeln ermöglicht es, diese von einer wissenschaftlichen Auswertung auszuschließen und deren Genauigkeit zu erhöhen.
Bisherige Erkennungsalgorithmen werten lediglich eine Aufnahme aus, woran keine gesicherte Aussage getroffen werden kann, ob ein Pixel konstant fehlerhafte Werte liefert. Gegenstand der Arbeit ist es, ein besseres Verfahren zu entwickeln, um Hot-Pixel zu lokalisieren und in einer Defektpixelmaske zu erfassen. Realisiert wird dieses mithilfe eines C++ Programms, welches dazu eine Reihe von Master-Dark-Frames mit voneinander unterschiedlichen Belichtungszeiten untersucht. Für jedes Pixel ergeben sich so mehrere Wertpaare, anhand derer eine Regressionsgerade sowie die zugehörige Standardabweichung berechnet wird. Diese unterliegt einer Normalverteilung. Pixel außerhalb des 30-Intervalls werden als defekt markiert.
Mit dem entwickelten Programm wurden Defektpixelmasken anhand von Dunkelbildreihen unterschiedlicher Chiptemperaturen erstellt und miteinander verglichen. Hierbei wurde eine hohe Übereinstimmung der erkannten Defektpixel festgestellt, die durch umfangreicheres Datenmaterial noch zu steigern wäre und auf eine geeignete Lösung des Problems hindeutet.

CCD-Technik in der Astronomie - Erkennung von Defektpixeln einer CCD-Matrix