grating_interf op• 資料種類:table → table
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.dpc_integrate(dpc_rad, pixel_um, distance_mm, analyzer_period_um, wavelength_nm=None, energy_kev=None, axis=1, baseline='left', baseline_px=8, delta=None)(要直接呼叫實作,import gratinginterf; gratinginterf.dpc_integrate(dpc_rad, pixel_um, distance_mm, analyzer_period_um, wavelength_nm=None, energy_kev=None, axis=1, baseline='left', baseline_px=8, delta=None);從台帳取用則 opsoptics.get("dpc_integrate"))
將微分相位(條紋相位偏移 φ)沿光柵的靈敏方向積分,還原為波前相位 Φ [rad]。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
屈折角 α = φ·p2/(2π d)(Weitkamp ら 2005 の式 1)、∂Φ/∂x = (2π/λ)·α。画素の中で平均した α を画素の幅で足すと、画素の境界での Φ が出る(np.cumsum)。返すのは隣り合う境界の平均(画素の中心)。dpc_rad は 2-D の図か、grating_three_image_retrieve の返り値(表。dpc_rad を取り出す)。delta(屈折率の 1 からのずれ δ)を渡すと、投影の厚さ t = −Φ·λ/(2π δ) [µm] も返す。
積分の定数(と、基準と試料の間の格子のずれによる微分位相の一定のずれ)は baseline で決める:
"left" 各行の最初の baseline_px 画素(試料の無い縁)で Φ = 0
"both" 両端の baseline_px 画素で Φ = 0 になるように、行ごとに一次式を引く
(微分位相の一定のずれ = 位相の傾きを消す。試料が両端に掛からないことが前提)
"none" 何も引かない(最初の境界で Φ = 0)
★折り返し(fail-closed): 微分位相は (−π, π] に折り返されている。本当の φ が π を超えた画素では隣と 2π 近く跳ぶ。積分の向きに隣り合う画素の差が π(Itoh の条件。数学で決まる値なのでつまみにしない)を超える画素が 1 つでもあれば、どれだけ足すべきか決まらないので値を返さずに拒否する(縞の位相を大きくしない —— 距離 d を短くするか、細かい画素で撮る)。NaN(grating_three_image_retrieve の無効画素)も拒否する。
正直な限界: 折り返しは「隣との跳び」でしか見えない。平らな背景の隣にある 1 画素だけが π を超え、折り返した値が背景と π 以内に収まる場合(縁の 1 画素など)は、折り返した図だけからは見分けられない(本当の跳びが π を超える = 標本化が足りない、という Itoh の条件の外)。
返り値 dict: phase_rad(H, W)/ thickness_um(δ があるとき)/ refraction_urad / max_jump_rad(実測の隣との差の最大)/ baseline。Raises ValueError: 2-D でない・NaN/Inf、正でない画素・距離・周期・波長、wavelength_nm と energy_kev の両方 / どちらも無い、axis が 0/1 でない、未知の baseline、baseline_px が幅の半分を超える、δ ≤ 0、隣との差が π 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 · grating_step_period_estimate
*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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