grating_interf op• 数据种类:images → table
• 调用: 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)(要直接调用实现,import gratinginterf; gratinginterf.grating_step_period_estimate(stack, p_min=None, p_max=None, p_step=0.05, region=None, min_visibility=0.05);从台账取用则 opsoptics.get("grating_step_period_estimate"))
由相位步进图像序列估计「一个周期包含多少步」(P),取正弦拟合残差的最小值。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
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。
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。
• 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。
• grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py
• poc_grating_interferometry — py -3.11 examples/poc_grating_interferometry.py
table 作为输入)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 · dpc_integrate
*Provenance: gratinginterf.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)。*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.