grating_interf op• 資料種類:images → table
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.grating_step_period_estimate(stack, p_min=None, p_max=None, p_step=0.05, region=None, min_visibility=0.05)(要直接呼叫實作,import gratinginterf; gratinginterf.grating_step_period_estimate(stack, p_min=None, p_max=None, p_step=0.05, region=None, min_visibility=0.05);從台帳取用則 opsoptics.get("grating_step_period_estimate"))
由相位步進影像序列估計「一個週期包含多少步」(P),取正弦擬合殘差的最小值。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
実際の装置では、格子を動かす量の較正のずれや「1 周期の両端を含む走査」で、1 周期のステップ数 P が撮った枚数 N と一致しない。P を間違えると縞の位相・振幅の読みが系統的に狂う(grating_three_image_retrieve の fit_residual_* が大きくなる)。この op は P を p_min..p_max(既定 N − 2 .. N + 2)で p_step 刻みに振り、region の画素で I_k = a + b cos(φ − 2πk/P) をあてた残差の RMS / 平均を、画素について二乗平均した値が最小の P を返す。残差は 9 桁に丸めて比べ、同点は小さい P を取る(argmin が同点で返す位置が、丸めの屑で OS ごとに変わらないように)。
region: (y0, y1, x0, x1) の画素の範囲(試料の無い空気・基準の画素を選ぶ)。None は全画素。
min_visibility: 残差に数える画素の縞の可視度の下限(P = N で一度あてた振幅 / 平均)。格子の欠陥・影・試料の縁など、縞の弱い画素は正弦の残差が雑音だけになって P の判定を薄めるので、数に入れない。
次のときは値を返さずに拒否する(fail-closed):
• N < 5(未知数 3 + P に対して残差の自由度が足りない)
• 可視度が min_visibility 以上の画素が 1 つも無い(縞が無い)
• 最小が探索の範囲の端(本当の最小は外にあるかもしれない)
• 残差の最大 / 最小が 1.1 未満(曲線が平らで P が決まらない。判定の定数で、つまみではない)
返り値 dict: steps_per_period(P)/ n_steps(N)/ p_grid / residual(各 P の残差)/ residual_min / residual_at_n(P = N の残差。N が格子に無ければ None)/ visibility_median (数に入れた画素の)/ n_pixels(数に入れた画素の数)/ resolution(= p_step)。Raises ValueError: 上の拒否、画像列が 3-D でない・NaN/Inf、region が画像の外、p_min ≥ p_max、p_step ≤ 0、格子が 2000 点を超える。
optics 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):
• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。
• 字串一律 ValueError —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。
• complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。
• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。
• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24),ABCD 元件序列受 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024),Zernike 受 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。以 fail-closed 堵住「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。
• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。
• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。
• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。
• grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py
• poc_grating_interferometry — py -3.11 examples/poc_grating_interferometry.py
table 作為輸入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
grating_interf)talbot_grating_design · grating_stepping_simulate · grating_three_image_retrieve · darkfield_scatter_relation · talbot_carpet · talbot_source_visibility · dpc_integrate
*Provenance: gratinginterf.py — OPTICS 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
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