针对斜坡读出探测器的优化拟合与去偏方法

本文推导了在存在读出噪声和光子噪声的情况下，理想探测器以非破坏性方式读出时像素计数率的最优拟合。该方法适用于任意读出方案，为所有物理量提供闭式表达式，且计算复杂度随结果帧（读数组）数量呈线性增长。我还推导了由协方差矩阵估计引起的拟合偏差，并展示了如何在一阶近似下将其消除。我所描述的斜坡拟合算法给出了将直线拟合到累积计数的 $\chi^2$ 值，可解释为拟合优度度量。我提供并描述了一个纯 Python 实现的这些算法，可在 2020 款 Macbook Air 的单核上以约 8 秒处理 $4096 \times 4096$ 探测器上的 10 结果帧斜坡并去除偏差。该 Python 实现连同测试和一个教程 notebook 可在 \url{https://github.com/t-brandt/fitramp} 获取。一篇 companion paper 描述了基于斜坡拟合假设检验的跳跃检测算法，并在 JWST 的数据上演示了所有算法。