grating_interf op• Datenarten: images → table
• Aufruf: 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) (die Implementierung direkt: import gratinginterf; gratinginterf.grating_step_period_estimate(stack, p_min=None, p_max=None, p_step=0.05, region=None, min_visibility=0.05); aus dem Register: opsoptics.get("grating_step_period_estimate"))
Schätzt aus einem Phase-Stepping-Stapel, wie viele Schritte eine Periode bilden (P), als Minimum des Residuums der Sinusanpassung.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
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。
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
• 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.
• grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py
• poc_grating_interferometry — py -3.11 examples/poc_grating_interferometry.py
table als Eingabe)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 Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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