UTILITÉ DE L’IMAGE DE PRÉCHARGE (BIAS OU OFFSET)

Le Bias est inclus dans le Noir. Si le Noir a été pris avec le même temps d’exposition que l’image du ciel profond, il ne faut pas utiliser le Bias dans le prétraitement des images brutes du ciel profond. Dans le cas contraire, il faut l’utiliser. Il est important de bien comprendre ce fait pour ne pas utiliser inutilement le Bias dans le prétraitement des images brutes car chaque image de prétraitement n’est pas parfaite et conserve un certain niveau de bruit qui s’ajoute à l’image du ciel profond.

Pour bien comprendre ce fait, nous allons prendre comme exemple ce qui se passe sur un seul pixel. Disons que le Bias sur ce pixel vaut 20 unités. Le Noir avec un temps d’exposition d’une minute vaut par exemple 200 unités. Avec un temps d’exposition de 2 minutes il vaut 400 unités (il est à noter que dans la réalité l’augmentation du temps d’exposition n’a pas un effet parfaitement linéaire sur les pixels mais, pour simplifier l’exemple nous allons l’appliquer de façon linéaire). Si le Noir et l’image du ciel profond ont été pris avec un temps d’exposition de 2 minutes, le pixel de l’image Noir aura la valeur de 420 unités (400 pour le Noir et 20 pour le Bias).  Lors de la soustraction du Noir de l’image brute du ciel profond, le Bias va être soustrait parfaitement (20 unités dans l’image brute – 20 unités dans l’image Noir). Donc si le Noir a été pris avec le même temps d’exposition que l’image brute, il ne faut pas utiliser le Bias.

Regardons maintenant ce qui se passe lorsque le Noir et l’image brute n’ont pas été pris avec le même temps d’exposition. Le Noir a été pris avec un temps d’exposition d’une minute et l’image brute 2 minutes. L’image Noir vaut donc 220 unités (200 pour le Noir et 20 pour le Bias). Lorsque le logiciel de prétraitement utilisera ce Noir pour prétraiter l’image brut, il augmentera le Noir de 200 unités pour le faire correspondre au temps d’exposition de 2 minutes. Il augmentera aussi la valeur du Bias de 20 unités ce qui donnera une valeur totale de 440 unités pour l’image Noir (400 pour le Noir et 40 pour le Bias). Considérant que le Bias a toujours une valeur constante peu importe le temps d’exposition (20 unités dans cet exemple), lors de la soustraction du Noir, le Bias ne sera pas correctement soustrait (20 unités dans l’image brute – 40 unités dans l’image Noir).

Pour corriger ce problème, nous allons soustraire le Bias de l’image Noir. L’image Noir vaut alors 200 unités (220 unités – 20 unités pour le Bias). Le Noir ne contient donc plus le Bias. Lorsque le logiciel de prétraitement utilisera ce Noir pour prétraiter l’image brut, il augmentera le Noir de 200 unités pour le faire correspondre au temps d’exposition de 2 minutes. Le Noir vaut donc 400 unités.  Après la soustraction du Noir, l’image prétraitée contient donc encore le Bias. Il faudra alors utiliser le Bias pour le soustraire de cette image prétraitée (20 unités dans l’image prétraitée – 20 unités dans l’image Bias). Donc si le Noir n’a pas été pris avec le même temps d’exposition que l’image brute, il faut utiliser le Bias dans le prétraitement.

Pour éviter toute confusion dans le prétraitement des images du ciel profond, voici les formules à utiliser dans les deux possibilités mentionnées ci-dessus :

Si le Noir n’a pas été pris avec le même temps d’exposition que l’image du ciel profond :

  • Image calibrée = (Image brute – (Noir – Bias) – Bias) / (PLU – (Noir – Bias) – Bias)

Si le Noir a été pris avec le même temps d’exposition que l’image du ciel profond

  • Image calibrée = (Image brute – Noir1) / (PLU – Noir2)

Noir1 = Même temps d’exposition que chacune des images brutes

Noir2 = Même temps d’exposition que chacune des images PLU

En examinant les deux formules, on réalise l’intérêt de prendre les Noirs avec le même temps d’exposition que chacune des images du ciel profond, car chaque image de prétraitement n’est pas parfaite et conserve un certain niveau de bruit qui s’ajoute à l’image du ciel profond. En effet, en utilisant la première formule, on utilise 4 fois le Bias, alors que dans la deuxième formule, on n’utilise aucun Bias. L’image calibrée sera donc ainsi moins bruitée en utilisant les Noirs avec le même temps d’exposition que les images du ciel profond (et d’autres Noirs avec le même temps d’exposition que les images PLU).

Richard Beauregard

Le Ciel Astro – CCD

Révisé le 2021/01/04

Référence :

The New CCD Astronomy, Ron Wodaski, New Astronomy Press, page 244 et 245.