3.1 Vorbetrachtung

Durch verschiedene Faktoren wird der Wert eines Pixels verändert. Hierbei muss man zwischen additiven und multiplikativen Auswirkungen eines Effektes unterscheiden; der Pixelwert wird dabei jeweils erhöht oder verringert. Entsprechend der Art der Veränderung des Wertes muss bei der Korrektur genau das Gegenteil gemacht werden – die Subtraktion eines bestimmten Betrages oder die Division durch einen bestimmten Divisor.

Da jeder Einfluss die Aufnahme weiter verändert, ist für die Eliminierung der additiven oder multiplikativen Störeffekte die Reihenfolge, in der die Korrekturen durchgeführt werden, entscheidend.

Um die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte nachvollziehen zu können, verfolgen wir einmal den Weg eines einfallenden Photons vom Objektiv des Teleskops bis zum Auslesen des CCD-Chips:

Aufgrund der Linearität des CCD-Chips erzeugt das einfallende Licht zunächst ein zur Helligkeit des Objektes und zur Belichtungszeit proportionales Signal.
Durch das optische System des Teleskops tritt eine Vignettierung auf – unter diesem Begriff versteht man im Allgemeinen eine Verdunklung der Bildränder. Die Helligkeit nicht axialer (parallel einfallender) Strahlen verringert sich. Wie schon im Kapitel 2.6 aufgeführt, ist am Rand des Bildes die Lichtausbeute aufgrund von Streulichtblenden, Adaptern oder eines (zu) kleinen Fangspiegels kleiner als in der Mitte.
Diese Vignettierung ist als ein multiplikativer Effekt aufzufassen.
Staub auf Linsen und Filtern reduziert die Intensität des einfallenden Lichts. In Folge dessen erscheinen Partikel als diskus- oder ringförmige Schatten auf dem Bild.
Dieser Störeffekt besitzt ebenfalls multiplikative Wirkung.
Obwohl sich der Verschluss der Kamera sehr schnell schließt, werden je nach Aufbau des Verschlusses bestimmte Teile des Chips länger belichtet als andere. Vor allem bei kurzen Belichtungszeiten kann sich dieser Umstand relativ stark auf die Aufnahme auswirken und muss daher mit berücksichtigt werden.
Die einzelnen Pixel des CCD-Chips sind gegenüber den auftreffenden Photonen unterschiedlich sensibel. Diese Sensibilitätsunterschiede haben einen multiplikativen Einfluss.
Auch ohne Licht werden in den Pixeln Elektronen freigesetzt. Dieses Dunkelladungssignal wirkt sich additiv auf die Aufnahme aus und ist von der je nach Chiptemperatur unterschiedlich hohen Dunkelladungsrate und dem Zeitraum, über den Dunkelladungen entstehen können, abhängig.
Um den CCD-Chip überhaupt betriebsfähig zu machen, muss eine Spannung angelegt werden. Hierdurch entsteht ein Spannungssignal, welches das Bild additiv verfälscht. Dieses Spannungssignal entspricht einem Bild bei der Aufnahmezeit t = 0 s.

Die genannten Einflüsse verändern das ursprüngliche Signal, was den Beobachter vom Objekt aus erreicht. Um dieses zurückzuerhalten, müssen die aufgeführten Störeinflüsse in umgekehrter Reihenfolge korrigiert werden, in der sie auftreten.

Aus den so gewonnenen Erkenntnissen muss folgende Reihenfolge bei der Bildkorrektur eingehalten werden:

Subtraktion des Störsignals resultierend aus der Betriebsspannung
Subtraktion des Dunkelladungs-Einflusses
Korrektur der drei multiplikativen Effekte mit Hilfe eines Flat-Fields

In den folgenden drei Abschnitten dieses Kapitels sollen diese drei essentiellen Bildkorrekturen näher erläutert werden.