Pixelfehler korrigieren

Vor Voyager 1+2 hatten die Raumsonden noch keine Möglichkeit bei der Datenübertragung fehlererkennende oder korrigierende Codes zum Senden der Daten zu benutzen. Auf der Erde konnte man also nicht erkennen ob der Wert eines Pixels auch dem entsprach dass die Raumsonde absandte. In der Praxis hatte man 2 Möglichkeiten: Zum einen die Daten mehrmals übertragen - dies schied aus, denn sonst hätte man zu wenige Daten erhalten. Die zweite, angewandte Möglichkeit war es die Datenrate so zu wählen, dass man ein gutes Signal-Rausch Verhältnis erhielt und es so zu wenigen Übertragungsfehlern kam.

Bei Mariner 9 und Viking Orbiter findet man daher sporadische Pixelfehler. Auffällig sind dunkle Pixel vor dem hellen Mars und helle Pixel vor dem dunklen Weltraum. Bei Mariner 10 findet man dagegen je nach Entfernung von der Erde 2-7 % fehlerhafte Pixels, weil dies eine Vorbeiflugmission war.

Dieser Aufsatz zeigt Ihnen wie sie fehlerhafte Pixel korrigieren. Nachdem Sie ein Bild im Cassini Bilderverbesserer geladen haben entfernen Sie fehlerhafte Pixel mit der Funktion "Pixelfehler eliminieren" oder dem Shortcut STRG+P.

Es erscheint folgender Dialog:

Der wichtigste Parameter ist links oben die "Max. Abweichung". Alle Pixels haben Helligkeitswerte von 0 (schwarz) bis 255 (weiss). Zuerst gilt es herauszufinden ob ein Pixel ein fehlerhaftes ist. Dazu dient dieser Wert. Weicht der Helligkeitswert eines Pixels um mehr als der Wert für die Abweichung von dem der umgebenden Pixel ab, so wird dies als ein defektes Pixel angesehen. Dieser Einschätzung liegt die Erfahrung zu gute, dass in normalen Bildern abrupte Helligkeitsänderungen extrem selten sind und nur beim Übergang von dunklen Himmel zur beleuchteten Scheibe eines Himmelskörpers auftreten.

Das zweite ist es festzulegen welche Pixel man als Referenz nehmen soll. Es ist möglich das Pixel links und rechts, oder links und rechts und oben und unten oder alle 8 Pixel um das Pixel zu nehmen.


v	x	v

Pixel links und rechts

	v
v	x	v
	v

Pixel oben und unten, links und rechts

v	v	v
v	x	v
v	v	v

Alle 8 umgebenden Pixel. Grün und X steht für das Pixel, v und Gelb für die Vergleichspixel. (n=1). Dies sind 8 Pixel (3²-1). Dies aktiviert die Box "Radius" links in der man den Radius um das Zentralpixel einstellen kann. Bei einem Radius 2 nimmt man schon 24 Nachbarpixel (5²-1) und bei einem Radius 3 48 Nachbarpixel. (7²-1)

Warum so viele Einstellmöglichkeiten ? Nun je größer der Bereich ist desto mehr Fehlpixel werden erkannt, aber auch je größer ist der Weichzeichner Effekt. Es gilt hier zu experimentieren. Das folgende Mariner 10 Bild ist extrem verrauscht, es enthält über 7 % defekte Pixel.

Nimmt man eine Abweichung von 32 an und 8 Nachbarpixels so sind 86358 Pixels betroffen und das Bild sieht danach so aus:

Man kann den Vorgang wiederholen. Als fehlerhaftes Pixel wird ein Pixel angesehen wenn es um mehr als die Abweichung von seinen untermittelbaren Nachbarn abweicht. Bei vielen fehlerhaften Pixeln kann es aber vorkommen, dass zwei oder mehrere Fehlerhafte nebeneinander stehen. Dann erwischt man in einem Durchgang jeweils eines davon. Wiederholt man den Vorgang so werden diese Pixel rasch weniger (Hier: 89000-6000-1340-1000). Die Aufnahme ist noch in dunklen Bereichen deutlich verrauscht. Das sind Pixel die unter der Helligkeitsschwelle liegen. Doch sollte man diese nicht zu tief setzen, sonst hat man auch Probleme bei größeren Helligkeitsunterschieden beim Merkur wie den hellen Kratern hier. Es ist also ratsam zu testen und immer die letzte Version zurückzuholen.

Bücher vom Autor über Raumsonden

Lang Zeit gab es von mir nur ein Buch über Raumsonden: die beiden Mars-Raumsonden des Jahres 2011, Phobos Grunt und dem Mars Science Laboratory. Während die russische Raumsonde mittlerweile auf dem Grund des Pazifiks ruht, hat für Curiosity die Mission erst bekommen. Das Buch informiert über die Projektgeschichte, den technischen Aufbau der Sonden und ihrer Experimente, die geplante Mission und Zielsetzungen. Die Mission von Curiosity ist bis nach der Landung (Sol 10) dokumentiert. Einsteiger profitieren von Kapiteln, welche die bisherige Marsforschung skizzieren, die Funktionsweise der Instrumente erklären aber auch die Frage erläutern wie wahrscheinlich Leben auf dem Mars ist.

2018 wurde dies durch zwei Lexika, im Stille der schon existierenden Bücher über Trägerraketen ergänzt. Jedes Raumsonden Programm wird auf durchschnittlich sechs bis acht Seiten vorgestellt, ergänzt durch eine Tabelle mit den wichtigsten zeitlichen und technischen Daten und Fotos der Raumsonde, bzw., Fotos die sie aufgenommen hat. Ich habe weil es in einen band nicht rein geht eine Trennung im Jahr 1990 gemacht. Alle Programme vorher gibt es in Band 1. Die folgenden ab 1990 gestarteten dann in Band 2. In Band 2 ist ein Raumsonden Programm meist eine Einzelsonde (Ausnahme MER). In Band 1 dagegen ein Vorhaben das damals zumeist aus Doppelstarts bestand, oft auch mehr wie z.B. neun Ranger oder sieben Surveyor. Beide Bänder sind etwa 400 Seiten stark. In Band 1 gibt es noch eine gemeinsame Einführung für beide Bände über Himmelsmechanik und Technik der Instrumente. Beide Bände haben einen Anhang mit Startlisten, Kosten von Raumsonden und Erfolgsstatistiken. Band 2 hatte Redaktionsschluss im Januar 2018 und enthält die für 2018 geplanten Missionen über die es genügend Daten gab.

Hier eine Beschreibung des Buchs auf meiner Website für die Bücher, wo es auch ein Probekapitel zum herunterladen gibt. Sie können das Buch direkt beim Verlag kaufen (versandlostenfrei). Dann erhalte ich als Autor eine etwas höhere Marge, aber auch über den normalen Buchhandel, Amazon (obige Links) und alle anderen Portale wie Bücher.de oder Libri.

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