面向太空望远镜的 Complementary Metal Oxide Semiconductor 相机暗电流噪声与坏像素的数据驱动消除方法
天体物理仪器与方法
2024-03-18 v1 太阳与恒星天体物理
计算机视觉与模式识别
仪器与探测器
光学
摘要
近年来，Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)相机的性能得到逐步提升。CMOS相机因其优势在广泛的应用中受到青睞，作为 charge-coupled device(CCD)相机的可行替代方案。其中一种应用是安装在小型太空望远镜上的CMOS相机。然而，卫星上可用的能源和空间资源有限，这给维持理想观测条件（包括温度和辐射环境）带来了挑战。因此，CMOS相机捕获的图像容易受到暗电流噪声和次像素的影响。本文提出了一种数据驱动框架，用于消除CMOS相机的暗电流噪声和坏像素。该方法包含两个关键步骤：像素聚类和函数拟合。在像素聚类步骤中，我们识别并分组具有相似暗电流特性的像素。随后，在函数拟合步骤中，我们依据阿仑捷斯定律建立描述暗电流与温度关系的函数。该框架利用地面测试数据为像素组内的不同像素建立独特的温度-暗电流关系。这些聚类结果可用于从实际观测数据中估算暗电流噪声水平并检测坏像素。为评估该方法的有效性，我们使用来自搭载近紫外线望远镜和光学望远镜的 Yangwang-1 卫星的实际观测数据进行测试。结果表明，该方法在提高太空望远镜的探测效率方面显著有效。
引用
@article{arxiv.2403.10206,
title = {A Data-Driven Approach for Mitigating Dark Current Noise and Bad Pixels in Complementary Metal Oxide Semiconductor Cameras for Space-based Telescopes},
author = {Peng Jia and Chao Lv and Yushan Li and Yongyang Sun and Shu Niu and Zhuoxiao Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.10206},
year = {2024}
}
备注
Accepted by the AJ, comments are welcome. The complete code could be downloaded from: DOI: 10.12149/101387