EL  RUIDO

Podemos definir como ruido todo aquello que nos conduce a un incremento de la incerteza de la medida. En una imágen pueden intervenir varios tipos de ruido  que es necesario conocer y cuantificar.
Los más significativos son:
RAYOS CÓSMICOS
RUIDO DE LECTURA
CORRIENTE DE POLARIZACIÓN (BIAS)
RUIDO TÉRMICO (DARK)
RUIDO FOTÓNICO
RUIDO DEL FONDO DEL CIELO


Debido a la naturaleza estadística del ruido, este se suma cuadráticamente, por lo que el cuadrado del ruido total de una imágen es igual a la suma de los cuadrados de los diferentes ruidos que intervienen.
 
 
s = Ruido total
sB = Ruido del fondo del cielo
sS = Ruido de la señal
sT = Ruido térmico
sR = Ruido de lectura

Rayos cósmicos
 
No es un ruido en sí mismo pero lo podemos considerar como una perturbación de la imágen que puede dar problemas si coincide con el objeto a medir.

Partículas subatómicas que se mueven en el medio intelestelar a velocidades cercanas a la de la luz, cuando chocan contra la atmósfera interactúan con alguna molécula de gas y se deshacen formando muones que son captados por el silicio de los chips CCD y producen rayas y puntos muy brillantes.

De todas formas la mayor parte de este ruido es provocado por  el decaimiento radiactivo de impurezas en el material del mismo CCD.

Se suelen captar entre uno y cinco rayos cósmicos por minuto y centímetro cuadrado.

No es posible eliminarlos, aunque si que podemos intentar minimizarlos haciendo series de un mismo objeto a fin de procurar que haya el máximo número de imágenes no contaminadas.



Ruido de lectura
 
Ruido que se introduce en cada etapa del proceso de conversión, está originado por los errores de los dispositivos electrónicos en los procesos de lectura de la imagen, amplificación y conversión de un valor analógico a digital.
Es intrínseco a la naturaleza del dispositivo.
Suele venir especificado en la tabla de características de la cámara.

Se puede calcular restando dos imagenes obtenidas con tiempo de exposición nulo y a las que no le incida luz.
El ruido de lectura en cuentas sR viene dado por la desviación estandard de la resta, dividido entre la raiz cuadrada de 2.
sR = s/Raiz 2

Este tipo de ruido no se puede eliminar



Corriente de polarización (Bias)
 
Ruido provocado por la cámara debido a una corriente uniforme que se introduce para evitar que el ruido de lectura ocasione cuentas con valor negativo.

Se puede eliminar mediante la calibración o tratamiento básico de la imagen.



Ruido térmico (Dark - Corriente de oscuridad)
 
El material fotosensible que compone cada píxel del chip es inestable y aún en condiciones de oscuridad es capaz de liberar electrones, esta corriente depende de la temperatura y del tiempo pero a la vez es aleatorio.
Para minimizarlo, es importante trabajar con la cámara a la temperatura más baja posible.

Podemos eliminarlo casi todo, mediante la calibración o tratamiento básico de la imagen.




Ruido de procesado

Toda operación matemática que se realiza con las imagenes, introduce también un ruido.
La suma o promediado de imagenes, la resta del dark, la división del Flat, etc

El ruido se suma cuadráticamente de forma que el ruido R resultante de la suma de n ruidos será

s= Raiz ( s12 + s22+……+sn2);   s= s Raiz (n)

Es bueno sumar ó promediar imagenes pues la señal se multiplica por n mientras que el ruido por raiz de n.



Ruido fotónico (ruido de Poisson)
 
Es un ruido puramente estadístico.
Nuestras medidas se realizan mediante el recuento de electrones que hemos obtenido de los fotones que han incidido en el chip, este número de electrones es lo que denominaremos señal (S) y esta señal también está sometida a una incertidumbre que obedece a la distribución de Poisson.

Gráfico; Número de veces que (eje Y) que un número n de electrones (eje X) se liberan en un píxel.
Si observamos la gráfica veremos que el 68 % del resultado están dentro de un s que corresponde a una incertidumbre de +_ el 10%

Siendo ss = Raiz (S)

No lo podemos eliminar.



Ruido de fondo del cielo
 
Obedece al mismo razonamiento que el ruido fotónico. Mientras este es un indicativo de la señal a medir, el ruido de fondo del cielo es debido al brillo de este, ya sea por la luna, el crepúsculo o el amanecer y en el peor de los casos y más corriente, debido a la contaminación lumínica.

Un hipotético cielo totalmente oscuro, nos produciría unas cuentas con valor 0 por lo que el ruido procedente de la señal del fondo del cielo sería cero.

El ruido del fondo del cielo es el principal contribuyente al ruido total en los observatorios de aficionado, debido a que generalmente estos se sitúan cerca de las grandes ciudades.

Introduce un “peldaño” en la imágen que hay que restar en el momento de efectuar una medición fotométrica, recorta nuestro rango dinámico útil.

No se puede eliminar.



 
 

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