提高高速率光度计的随机电表噪声的最优缓解措施
天体物理仪器与方法
2026-05-20 v1
摘要
随机电表噪声(RTN)是许多用于天文应用的CMOS图像传感器读出噪声的主要贡献者。虽然科学CMOS图像传感器比传统的Charge-Coupled Device(CCD)具有更低的读出噪声, 但缓解RTN将进一步拉大这一差距, 使使用CMOS图像传感器可实现的快速读出率时进行更精确的光度计测量成为可能。我们报告了在三种CMOS图像传感器中检测到的RTN水平: Sony IMX455、Gpixel GSENSE400和Fairchild Imaging HWK4123。对于IMX455在高增益模式下, RTN是具有高读出噪声像素的主要来源, 并使整体读出噪声底座提高超过20%。RTN存在于GSENSE400和HWK4123中, 但影响较小。我们比较了两种RTN缓解策略:屏蔽显示RTN的像素, 或使用新的算法纠正RTN跳变。对于IMX455对<3 e-/pix/frame的微弱星场观测, 屏蔽和我们算法均使光度计信号比噪声(SNR)提高了平均5%以上。对于落在多个RTN像素上的源, 实现了更大的改善。我们的算法优于屏蔽, 尤其是在点扩散函数不足采样、被屏蔽像素靠近源中心, 或读出噪声与散射噪声相当时。在此类情况下, 屏蔽甚至可能恶化光度计精度。其他情况下, 屏蔽仍是有效的RTN缓解技术。我们已公开我们的软件, 用于识别RTN像素、参数化其偏置水平分布, 并应用我们的校正算法。
引用
@article{arxiv.2605.19022,
title = {Optimal mitigation of random telegraph noise for improved photometry at high frame rates},
author = {Christopher Layden and Daniel-Rolf Harbeck and Tejus Deo-Dixit and Nathan Lourie and Gabor Furesz and Kevin Burdge},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.19022},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 8 figures (plus appendix), submitted to MNRAS