如何叠加图像？I. 利用图像集合进行最优源探测与测光

为了增加图像深度，将数字天文图像堆栈进行合并。地基观测的多变视宁度条件、天空背景和透明度使得叠加过程并非易事。我们提出了针对源探测和流量测量优化的图像叠加方法，可最大化信噪比（S/N）。我们表明，出于这些目的，组合图像的最佳方式是使用每张图像自身的点扩散函数（PSF）对其应用匹配滤波器，然后仅以适当权重求和图像。在叠加后匹配滤波，或在叠加前执行PSF均匀化的方法将导致灵敏度损失。我们认为，与加权叠加技术相比，我们的方法使深度地基成像巡天的巡天速度提高了百分之几到25%。我们使用模拟数据以及来自帕洛马瞬变源工厂数据发布2的数据证明了这一主张。我们提出了该叠加方法的一个变体，它对于PSF或孔径测光是最优的。我们还提供了一个解析公式，用于计算单次或多次观测上PSF测光的信噪比。在本系列的下一篇论文中，我们提出了一种在背景主导噪声极限下的图像叠加方法，该方法对于恒定时间图像上的任何统计检验或测量（例如源探测、形状或流量测量或星-星系分离）是最优的，使得原始数据冗余。我们提供了该算法在MATLAB中的实现。