PSFsubtraktio

PSF-subtraktio on kuvankäsittelyn ja data-analyysin menetelmä, jolla tähden kirkkauden aiheuttama hajaantunut valo ja speckle-noise pyritään poistamaan tai vähentämään, jotta kohteessa piilevät hyvin himmeät signaalit, kuten eksoplaneetat tai disc-structuuret, tulisivat näkyviin. Menetelmää käytetään erityisesti korkeakontrastisessa kuvantamisessa, missä ympärillä oleva kirkas tähti peittää heikompia kohteita.

Prosessi perustuu siihen, että tietyllä tavalla mallinnetaan tähden PSF (point spread function) eli kuvan tähtien leviämä valo. PSF-malli voidaan rakentaa käyttämällä viitteellisiä kuvia tai tilastollisia menetelmiä, kuten pääkomponenttianalyysiä (PCA). Mallia käytetään sitten kohdekuvan subtraktioon tai sen lähellä olevien alueiden korjaukseen. Monimutkaisemmissa järjestelmissä hyödynnetään lisäksi tekniikoita kuten angular differential imaging ADI ja spektrinen differentiaalinen kuvankäsittely SDI, jotka hyödyntävät havaintojen keräämää rakenteellista eroa PSF:stä.

Tunnetuimpia PSF-subtraktioita ovat LOCI ja KLIP (Karhunen–Loève Image Projection). LOCI optimoi lineaarisen PSF-yhdistelmän kohdealueilla siten, että andalan alueelta poistuu mahdollisimman paljon ei-kohde-signaalia; KLIP käyttää PCA:n avulla johtavia komponentteja PSF:n kuvaamiseen ja poistaa ne kohdekuvasta. Näiden menetelmien tavoitteena on vähentää speckle-noisea ja parantaa signaalin-to-noise -suhdetta.

Sovellukset kattavat eksoplaneettojen ja protoplaneettien havaitsemisen sekä diskien rakenteiden tutkimuksen suurkuluttajien valossa. Rajoitteisiin kuuluu subtraktioaan liittyvä itse-signaalin menettäminen sekä fotometrian ja astrometrian harhat, jotka voivat vaikuttaa signaalin mittausarvoihin. PSF-subtraktio on tärkeä osa nykyaikaista korkeakontrastista astrofotografiaa.