watervision op• データ種: rgbimage × image2d → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.underwater_inspection_image(scene_albedo, distance_map_m, water_type, light='camera', lamp_power=1.0, camera_distance_m=None, depth_m=2.0, exposure_photons=10000.0, fov_deg=60.0, beam_exponent=6.0) -> 'dict' (実装を直接呼ぶなら import watervision; watervision.underwater_inspection_image(scene_albedo, distance_map_m, water_type, light='camera', lamp_power=1.0, camera_distance_m=None, depth_m=2.0, exposure_photons=10000.0, fov_deg=60.0, beam_exponent=6.0) -> 'dict'、台帳から引くなら opsoptics.get("underwater_inspection_image"))
船体や配管の検査画像: カメラの位置のランプが水を通して壁を照らす -> dict(画像、画素ごとの SNR)。
> 以下の詳細説明は原文のままです —— 要約と見出しは訳出済み。
A thin layer over watermedia.underwater_image (the Akkaynak and Treibitz form: direct signal plus backscatter veil). scene_albedo is (H, W) or (H, W, 3) and distance_map_m (H, W) the camera-to-surface distance (> 0). light="camera": the only light is a lamp at the camera of lamp_power (relative power at 1 m); the wall is lit by lamp_power exp(-c r) / r^2 (beam attenuation c of the water at 0.61 / 0.54 / 0.465 um), reflects its albedo and the return path attenuates with Kd. The lamp also lights the water in front of the lens: the veil of the water type's single-scattering backscatter grows as 1 - exp(-Kd r) and is weighted by the lamp's beam pattern, cos(theta)^beam_exponent with theta the angle of the pixel from the axis (fov_deg across the width): strongest in the centre, where the lamp and the camera look at the same water. A baseline between lamp and camera, camera_distance_m (default
None: the lamp is at the camera), reduces the overlap of the lit and the seen water by 1 / (1 + (baseline / r)^2). light="ambient": daylight at depth_m and a veil of the daylight, uniform over the image (lamp_power is not used). light="both": the lamp and the daylight together (the signals and the veils add).
snr = sqrt(N) direct / sqrt(direct + backscatter + 1e-12) is the shot-noise limited signal to noise of the direct signal against its own shot noise and the shot noise of the veil (N = exposure_photons per unit radiance): it falls with distance because the direct term falls and the veil grows. snr_clear is the same expression for water that does not attenuate or scatter (equal to snr as the distance tends to 0). The table has image (H, W, 3), direct, backscatter, snr, snr_clear, snr_mean (over the three bands), veil_profile (H, W), transmission, beam_attenuation_c, kd, water_type and light. A zero or negative distance, an albedo outside [0, 1], an unknown water type and a bad light are refused.
optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):
• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
• 文字列は ValueError — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
• complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError。
• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。
• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-|m| が奇数などの不正な Zernike 添字。
• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。
• poc_water_inspection_images — py -3.11 examples/poc_water_inspection_images.py
table を入力に取れる)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
watervision)caustic_irradiance · bottle_image · fill_level_from_image · wet_surface_appearance · wet_dry_inspection_pair · caustic_floor_segmentation
*Provenance: watervision.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。*
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