fpm op• 데이터 종류: image2d × image2d → table
• 호출: import fullseye as fs; fs.ledger.fp_capture(amplitude, phase=None, pixel_um=0.325, wavelength_um=0.532, na_obj=0.1, downsample=4, led_pitch_mm=4.0, led_distance_mm=70.0, n_side=13, pupil_aberration=None, photons=4000.0, read_noise_e=2.0, darkfield_gain=8.0, cos_exponent=1.0, seed=0, led_offset_mm=(0.0, 0.0), led_rotation_deg=0.0, led_height_error_mm=0.0, height_um=None, pad_px=None)(구현을 직접 호출하려면 import fourierptycho; fourierptycho.fp_capture(amplitude, phase=None, pixel_um=0.325, wavelength_um=0.532, na_obj=0.1, downsample=4, led_pitch_mm=4.0, led_distance_mm=70.0, n_side=13, pupil_aberration=None, photons=4000.0, read_noise_e=2.0, darkfield_gain=8.0, cos_exponent=1.0, seed=0, led_offset_mm=(0.0, 0.0), led_rotation_deg=0.0, led_height_error_mm=0.0, height_um=None, pad_px=None), 원장에서 가져오려면 opsoptics.get("fp_capture"))
• GPU: 있음(허용 목록의 기계적 GPU 경로, CuPy). device="auto" 는 측정한 크기(4,194,304 픽셀) 이상에서 GPU를 선택
LED 어레이로 비스듬히 비춘 저해상도 영상의 묶음을 합성한다(table, kind="fp_stack").
물체 o = amplitude · e^{i phase}(pixel_um의 미세 격자, 정사각이며 한 변이 downsample로 나누어떨어진다). LED마다 o에 기울어진 평면파 e^{i2π(kx x + ky y)}를 곱하고(화소 단위로 정수가 아닌 k도 그대로), FFT → 중심을저해상도 크기로 잘라냄 → 동공(원 NA_obj/λ × 수차) → 역 FFT → |·|². 시야 밖의 빛이 들어오도록 물체를 pad_px (기본값 = 한 변의 1/4)만큼 끝의 값으로 넓혀 그리고, 카메라의 시야만 잘라낸다(실제 시료는 주기적이지 않다).
• height_um을 넘기면 반사형: 면의 높이 h → 왕복 위상 4πh/λ(수직 입사 근사)를 phase에 더한다.
• LED의 밝기: 방위의 Lambert 차수 m(cos_exponent)과 거리 제곱의 감쇠 → cos^(m+3)θ(중심에서 1).
• 노출: 명시야(NA_ill < NA_obj)는 1, 암시야는 darkfield_gain배(암시야를 길게 찍는 구현의 관례).
• 잡음: 배경 1당 photons 전자 × 노출 × 밝기의 Poisson + 판독 read_noise_e의 가우스. 난수는 seed의 np.random.default_rng.
• LED 어레이의 어긋남(led_offset_mm / led_rotation_deg / led_height_error_mm)은 촬상에만 넣고, 표의 명목 kx / ky에는 넣지 않는다(참값은 kx_true / ky_true).
• 조명 k의 규약: kx = x/(rλ), ky = y/(rλ)(LED의 위치 (x, y, z)는 시료가 원점, r = |(x, y, z)|) —— LED의 x/r을 +k로 한다. LED가 시료 아래에 있고 빛이 LED에서 시료로 진행하는 실제 장치에서는 물리적인 횡방향 파수가 −x/(rλ)가 될 수 있다.
• 저해상도 화소 = pixel_um · downsample 이 λ/(2 NA_obj)를 넘으면 거부(FP의 샘플링 조건).
반환값: dict(kind="fp_stack", images (K, n, n) 전자 수, 조명 NA가 작은 순, exposure, led_brightness, photons, read_noise_e, kx, ky, kx_true, ky_true, na_illumination, led_index, led_xyz_mm(명목), pixel_um(저해상도), wavelength_um, na_obj, pupil_true, na_synthetic_design, …).
optics 의 모든 연산자는 입력을 검증한 뒤에 계산합니다(조용히 통과시키지 않습니다):
• 단위는 인자 이름에 넣습니다 — _mm / _um / _deg / _mrad. mm 와 µm 를 혼동하면 crash 가 아니라 「그럴듯하게 틀린 답」이 나오므로 이름으로 막습니다. 크기로 단위를 추측하는 처리는 일절 하지 않습니다.
• 문자열은 ValueError —— float('50') 은 성공하므로 파싱되지 않은 설정값이 길이로 통과해 버립니다(실측: thin_lens('50', '200') 이 그럴듯한 66.667 mm 를 돌려주고 있었습니다). bool 도 True == 1 의 암묵 승격으로 보고 거부합니다.
• complex / masked array 는 ValueError(실수 슬롯만. 허수부의 무언 절삭·마스크 벗기기를 거부).NaN/Inf 는 모든 입력에서 ValueError.
• 0 나눗셈과 그 친척들을 이름을 들어 거부: 초점거리 0, 곡률반경 0, 굴절률 <= 0, 불투명한 조리개(전부 0 이라 정규화가 0/0), 총합 <= 0 인 PSF, S0 = 0 인 스토크스 벡터, 물체가 앞쪽 초점에 있는 경우(상이 무한대).
• 비유한 값을 돌려주는 것은 2 개 연산자뿐이며, 둘 다 계약으로 명시: depth_of_field 의 과초점거리 너머 far_mm = inf(그것이 과초점거리의 정의)와 gaussian_beam 의 허리에서의 wavefront_radius_mm = inf(평면 파면의 곡률반경). 둘 다 유한한 짝(far_is_infinite / curvature_per_mm)을 함께 돌려줍니다. 그 밖의 무언 NaN/Inf 는 내부에서 검출해 ValueError —— 「float64 가 넘쳤다」와 「답이 무한대다」는 다른 주장이므로, 후자의 얼굴로 전자를 돌려주지 않습니다.
• 크기 상한: 생성 격자는 optics.MAX_GRID(4096), 넘겨받은 필드/PSF/조리개는 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24), ABCD 소자열은 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024), Zernike 는 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25). 작은 인자에서 거대한 내부 할당이 일어나는 경로(실측: n_max=40 × 4096² 로 108 GB)를 fail-closed 로 막습니다.
• 물리적으로 불가능한 상태도 거부: 편광도 > 1 인 스토크스 벡터, 음의 투과율, 음의 강도, n-|m| 이 홀수인 잘못된 Zernike 첨자 등.
• 샘플 데이터 카탈로그(DL URL / 라이선스) —— 2-D 는 skimage.data(BSD/public)+ 합성, 3-D 는 실데이터 소스(Stanford/PDS 등)의 DL URL.
• 연산자의 내력·참고문헌 —— 이 연산자 족의 바탕이 된 연구/기법의 출처.
• 알고리즘의 정전(저자·연도)과 용도는 위의 패밀리 사용 가이드에 적혀 있습니다.
• poc_fourier_ptychography — py -3.11 examples/poc_fourier_ptychography.py
table 를 입력으로 받는 것)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
fpm)fp_design · fp_usaf_target · fp_stack_from_images · fp_reconstruct · fp_element_contrast
*Provenance: fourierptycho.py — OPTICS 연산자 레지스트리. 이 op 노트는 tools/opdocs.py md 가 자동 생성합니다(직접 편집하지 마세요).*
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