imaging op• Datenarten: image2d → pairs
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.encircled_energy(psf, pixel_pitch_um=1.0, samples=64, max_radius_um=None, centre='centroid') (die Implementierung direkt: import optics; optics.encircled_energy(psf, pixel_pitch_um=1.0, samples=64, max_radius_um=None, centre='centroid'); aus dem Register: opsoptics.get("encircled_energy"))
Eingeschlossene Energie einer Punktbildfunktion (PSF): der Energieanteil innerhalb eines Kreises vom Radius r.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
The standard spot-quality curve of lens design (how much light lands inside a given pixel or fibre core). *psf* is an image2d of non-negative samples on a grid of *pixel_pitch_um* (use the pixel_pitch_um argument of lensimage.psf_from_opd, or the fine-grid spacing of pupil_psf); the circle is centred on the energy centroid by default (*centre* = 'centroid', 'peak', 'fft' for the fftshift origin, or a (row, col) pair in pixels). Edge pixels are weighted by the exact area inside the circle, so the curve is smooth in r; a radius under about two pixels is resolved only coarsely.
Returns a (samples, 2) float64 pairs array: column 0 the radius in micrometres from 0 to *max_radius_um* (default the largest circle that fits in the array about the centre), column 1 the fraction of the array's energy inside, in [0, 1], non-decreasing. Energy outside the array is not known, so a PSF window that cuts the wings off reads high; keep the window several times the spot.
Ground truth it reproduces: an unaberrated circular pupil gives the Airy pattern, whose encircled energy is 1 - J0(v)^2 - J1(v)^2 with v = 2 pi r / (lambda N): 83.8 % at the first dark ring (r = 1.2197 lambda N, Born and Wolf), 91.0 % at the second, 93.8 % at the third (measured in tests/test_optdesign_psf_metrics.py).
Raises ValueError: *psf* not 2-D / smaller than 3x3 / negative / zero energy / non-finite; non-positive *pixel_pitch_um* or *max_radius_um*; *samples* outside [2, 4096]; a radius that leaves the array; a bad *centre*.
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• measurement_uncertainty — Messunsicherheit und Kalibrierung — was nötig ist, um zu behaupten, dass man misst
• mv_cameras — Hersteller von Industriekameras (Sensorzuordnung, Zeilenkamera / TDI)
• virtual_machine_vision — Virtuelle Bildverarbeitung — Parameter erfassen und Objektmodell
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• optical_design_metrics — py -3.11 examples/optical_design_metrics.py
• poc_zoom_configurations — py -3.11 examples/poc_zoom_configurations.py
pairs als Eingabe)mtf50 · energy_to_photons · spectral_product · spectral_integral · spectral_stats · kubelka_munk_reflectance · hyperspectral_capture · film_thickness_fft
imaging)psf_to_mtf · mtf_diffraction · ensquared_energy · energy_radii · mtf_tangential_sagittal · wavefront_stats · edge_spread · sfr_from_edge
*Provenance: optics.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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