imaging op• 数据种类:无 → pairs(仅由参数决定的算子 —— 不接受图像或数据输入)
• 调用:import optics; optics.mtf_diffraction(f_number=5.6, wavelength_um=0.55, samples=64)(或 opsoptics.get("mtf_diffraction"))
圆形光瞳的衍射极限 MTF(闭式)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
`MTF(x) = (2/pi)*(arccos(x) - x*sqrt(1 - x^2)) with x = nu/nu_c` the
frequency normalised to the cutoff `nu_c = 1/(lambda*N)`. This is the
ceiling: no aberration-free lens at this f-number can do better, and a
measured :func:psf_to_mtf curve above it means the measurement is wrong.
Returns a `(samples, 2) float64 pairs` array: column 0 the spatial
frequency in cycles per millimetre from 0 to the cutoff, column 1 the
MTF in [0, 1].
Ground truth it reproduces exactly (machine precision): `MTF(0) = 1`,
`MTF(nu_c) = 0, and at half the cutoff the textbook 0.391`
(`(2/pi)*(pi/3 - sqrt(3)/4) = 0.3910022...`). The cutoff itself at
`lambda = 0.55 um, N = 5.6 is 324.7 cycles/mm` — which is why
stopping a machine-vision lens past f/8 stops buying depth of field and
starts buying blur (compare :func:depth_of_field).
Raises `ValueError`: non-positive or non-finite *f_number* /
*wavelength_um*; *samples* outside `[2, MAX_GRID]`.
Incoherent illumination, circular unobstructed pupil, no aberration, no
defocus, and no detector: the pixel aperture and the sensor's own MTF
multiply on top of this and are not included.
optics 的每个算子都先校验输入再计算(不让任何东西无声通过):
• 单位写进参数名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不会崩溃,而是给出「看着合理却是错的答案」,所以用命名来防。这里绝不从数值大小去猜单位。
• **字符串一律 ValueError** —— float('50') 会成功,于是未解析的配置值会被当成长度混进来(实测:thin_lens('50', '200') 曾返回看着合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隐式提升拒绝。
• **complex / masked array 一律 ValueError(仅接受实数槽位;拒绝无声丢弃虚部或剥掉掩码)。所有输入中的 NaN/Inf 一律 ValueError**。
• 逐项点名拒绝除零及其近亲:焦距 0、曲率半径 0、折射率 <= 0、全不透明光阑(全为 0,归一化变成 0/0)、总和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 矢量、物体位于前焦点(像在无穷远)。
• 只有两个算子会返回非有限值,而且都写进了契约:depth_of_field 在超焦距以外返回 far_mm = inf(这正是超焦距的定义),gaussian_beam 在束腰处返回 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半径)。两者都同时返回一个有限的搭档(far_is_infinite / curvature_per_mm)。**除此之外的无声 NaN/Inf 都在内部检出并 ValueError** ——「float64 溢出了」和「答案是无穷大」是两种不同的主张,不能拿后者的脸去交付前者。
• 尺寸上限:生成网格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,传入的场/PSF/光阑受 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「小参数引发巨大内部分配」的路径(实测:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的状态同样拒绝:偏振度 > 1 的 Stokes 矢量、负透过率、负强度、n-|m| 为奇数等非法 Zernike 指标。
• measurement_uncertainty — 計測の不確かさと校正の知識 — 「測れている」を主張するために
• mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）
• virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者・年份)与用途见上面的族使用指南。
• optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
• poc_veiling_glare — py -3.11 examples/poc_veiling_glare.py
pairs 作为输入)—
imaging)*Provenance: optics.py — OPTICS 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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