optical_camera — OPTICS `scene` op

• 資料種類:無 → table(僅由參數決定的運算子 —— 不接受影像或資料輸入)

• 呼叫:import optscene; optscene.optical_camera(focal_mm: 'float' = 25.0, pixel_um: 'float' = 3.45, resolution=(256, 256), working_distance_mm: 'float' = 200.0, look_at_mm=(0.0, 0.0, 0.0), tilt_deg: 'float' = 0.0, azimuth_deg: 'float' = 0.0) -> 'dict'(或 opsoptics.get("optical_camera"))

用法

由實際諸元(焦距・像素間距・解析度・工作距離)組成理想針孔相機。

> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。

`tilt_deg は真上(0°)からの傾き、azimuth_deg` はその方位。カメラは

`look_at_mm` を見下ろす。返り値には内部行列 K [px] と姿勢 (R, t) が入る

―― `calib / calibration3d` 系の op と同じ規約なので、そのまま

再投影や校正の検証に渡せる。

視野は tan 半角 = (画素数/2 · 画素ピッチ) / 焦点距離で決まる。作動距離での

視野幅 [mm] を `fov_mm` に入れてあるので、部品が収まるかを見てから撮れる。

該族通用的輸入契約(fail-closed)

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。

詳細使用指南

• optics_imaging 族使用指南

背景知識指南(該運算子背後的物理與規範)

• dataset_conventions — 学習データセット規約の知識 — COCO / YOLO / VOC と外観検査での落とし穴

• 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）

• mv_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全

• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）

• 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

參考(範例資料・文獻)

• 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。

可執行的範例(實際呼叫該運算子並已驗證的樣例)

• poc_focus_stacking — py -3.11 examples/poc_focus_stacking.py

• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py

• virtual_machine_vision — py -3.11 examples/virtual_machine_vision.py

• vision_layout_from_catalog — py -3.11 examples/vision_layout_from_catalog.py

型別可銜接的下一個運算子(可接受 `table` 作為輸入)

abcd_matrix · wavefront_stats · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd · spot_diagram

同類別(`scene`)

scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_defect · surface_finish · random_defects

*Provenance: optscene.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)。*

optical_camera — OPTICS scene op

用法