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Especificaciones técnicas versus pruebas empíricas CCD (ATIK314L).

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clase Autor Tema: Especificaciones técnicas versus pruebas empíricas CCD (ATIK314L).  (Leído 1236 veces)
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roberbass80

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Rober

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« del : Sáb, 02-Nov-2019, UTC 18h.51m. »

Buenas, estoy tratando de repasar los conceptos básicos de la CCD y afianzar de paso los conocimientos de estadística.
Estoy realizando algunos ejercicios sencillos de análisis y me he encontrado con una duda importante.

La CCD que tengo es la Atik 314L. Según la especificaciones del fabricante tenemos estos valores, obtenidos de la web:

Ganancia   0,3 e-/ADU
Full well   19500 e-
Rango dinamico ADU   0 a 65.536 ADU
Ruido lectura   4 e-  
Corriente oscura a -10   0.0002 e-/s

Dispongo de un libro que me recomendó nuestro compañero Albert, al que le agradezco mucho su ayuda en este mundillo. Se titula Manual Practico de Astronomia con CCD de David Galadí e Ignasi Ribas. Muy bueno.
Siguiendo el libro he estado tratando de asimilar los conceptos y la verdad es que más o menos lo tengo todo claro pero me he llevado una sorpresa al contrastar los valores indicados por el fabricante con los obtenidos en las pruebas.
Es posible que no esté interpretando bien algo y por eso lo expongo.

Me cuadra el valor de la ganancia que en esta cámara es fija en 0.3 puesto que hay una fórmula en el libro que establece el valor máximo de la ganancia siendo:

Ganancia máxima (e-/C) = Capacidad del píxel (19500) / Rango dinámico (65536) ----> 0.2975 ... Esto cuadra con los 0.3 ok.

Pero luego al leer el tema de los ruidos estimados ... no me cuadra. Se supone que para pasar de electrones a ADU's o cuentas hay que dividir. Eso lo indica claramente.
Entonces si el error de lectura es de 4 electrones para conocer el error en ADU's basta con dividir entre 0.3 que serían 13,3 ADU's. Hasta aquí ok.
El problema es que al revisar un BIAS que tengo, un superbias creado con el Pixi, he sacado la estadística y ahí es donde no me cuadra el asunto:

MASTERBIAS      K
count (%)   100.00000
count (px)  1445249
mean        285.267
median      285.500
stdDev      10.056
MAD         8.191
minimum     256.479
maximum     330.980

Si el error de lectura es de 13 ADU's a mi me sale una media de 285 ADU´s. ¿Que es lo que estoy interpretando mal? ¿Debe el BIAS estar refrigerado y por eso sale tan alto?
Lo mismo para la corriente oscura...

Edito: Yo mismo me respondo. He vuelto a leer el libro con todo detenimiento y es diferente el ruido de polarización o BIAS que el propio ruido de lectura.
Que el ruido de lectura precisamente se obtendría de la resta de dos BIAS donde debería dar todo cero pero no es así. Y esas diferencias son realmente los errores de lectura.
De modo que será igual a la desviación estandar de esa nueva imagen entre la raíz de 2. Ahora me pongo a comprobarlo promediando varios casos.



Celestron SC 8', APM 107
CGEM, EQ6 HAS tunning belts
Ploss 25mm, Badeer Hyperion 13mm y 8mm, Barlow celestron ultima x2
Seletek
Reductor focal celestron F 6.33, Reductor Riccardi 0.75
EFW2 Atik + Filtros baader LRGB, OIII, SII, Halpha.
Tubo de guiado EZG 60, OAG Orion, OAG Atik
Asi 120 MC, Atik 314L, Asi 178, Canon 1000D modificada

« Últ. modif.: Sáb, 02-Nov-2019, UTC 19h.49m. por roberbass80 » - - -
roberbass80

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Rober

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« respuesta #1 del : Dom, 10-Nov-2019, UTC 18h.43m. »

Buenas tardes, he seguido con los cálculos y me cuadran en un ejemplo práctico en el que he cogido los 16 píxeles de la parte superior izquierda.
Sin embargo siguiendo con las comprobaciones me ha surgido una duda bastante sorprendente en cuanto a los valores recuperados por pixinsight en las estadísticas.
Todo viene porque en el pixinsight me devolvía una desviación estándar y el SGpro otra... estamos bien si eso ya es diferente. Si son cálculos bien sencillos me dije.
En fin, como en el pixinsight vienen 'datos intermedios' me puse a calcularla en base al dato que viene de la suma de los cuadrados.
Si no me equivoco ese dato simplemente debe ser dividido entre el número de observaciones o píxeles en este caso para llegar a la varianza y luego si queremos la desviación estándar sacar la raíz cuadrada.
Bueno.... cual fue mi sorpresa que al tratar de calcularlo no llego ni en broma al dato sale en el pixi. Lo que si llego es a la desviación estándar si hago la raíz de la varianza pero no si parto de las suma de cuadrados.
Estoy seguro que algo se me escapa pero no tengo claro que es. La imagen en la estadística me devuelve esto:

_120sec_1x1_amb_14_7C_frame1
              K
count (%)     99.92818
count (px)    1444211
mean          266.0
sumOfSquares  1743754.5
median        265.0
variance      8393.9
stdDev        91.6
minimum       193.0
maximum       52754.0

Si cojo lo que entendemos aquí por la sumofsquares de mis ejemplo práctico si que llego a la misma desviación estándar que el excel directamente con la fórmula directa haciendo:

1.743.754,5 que es la suma de cuadrados / 1.444.211 que son los píxeles = 1,2074 que está lejos de la varianza que me muestra en el mismo reporte de 8.393,9
¿A alguien se le ocurre donde está mi error en la comprobación?
Creo que la sumofsquares no se ajusta a lo que he para nosotros es el numerador de la fórmula de la varianza pero no lo tengo claro.
Algún programa que muestre los datos estadísticos similar a pixi (sólo las estadísticas)?

*********************************EDITO, me vuelvo a auto responder.************************************************************
Hay dos puntos. En primer lugar el valor del pixinsight era erróneo. Era un BUG que ha sido resuelto en la versión 1.8.8.1 que ya está en su web.
El valor para la suma de cuadrados que se muestra no está adecuado a los 16bits por lo que hay que multiplicar 1743754.5 * 65535.

_120sec_1x1_amb_14_7C_frame1
               K
count (%)      100.00000
count (px)     1445249
mean           265.8
norm           384099706.0
sumOfSquares   114276953162.0
meanOfSquares  79070.8
median         265.0
variance       8438.6
stdDev         91.9
avgDev         11.1
MAD            9.0
minimum        0.0
maximum        52754.0

Por otro lado he trasladado los datos del histograma del pixinsight a un excel para poder cotejar la información e ir sacando todos los pasos intermedios de los cálculos.
Ha sido bastante laborioso, suerte que es un dark y casi todo estaba entre las 200 y las 300 ADU's.
De este modo casi he llegado a cuadrar todos los importes y he confirmado que el valor de suma de cuadrados del pixi es tal cual, literalmente; la suma de los valores elevados al cuadrado.
En algunas webs de estadística se refieren a este valor como el resultado de la sumas de las diferencias al cuadrado (el numerador de la varianza) pero en este caso no es así.
De esto modo todo cuadra perfectamente.
Apuntar que el objeto de mi análisis era ver el motivo de que la desviación estandar fuera de 90 aproximadamente cuando el 99% de los valores están mucho más cerca de la media que es 265.
El motivo al pasar los datos a excel quedan rápido a la vista. Tan sólo por el valor máximo de 52754, el impacto en la desviación estándar es que pasa de 90 a 40.... si lo quitamos del cálculo.
Es decir... no sigue una distribución normal.


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