watermedia op• Datenarten: rgbimage × image2d × image2d → table
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.underwater_image(image, depth_map_m, distance_map_m, water_type='jerlov_I', wavelengths_um=None, illumination='daylight', backscatter=True, apply_ambient=False, beta_b_ratio=1.0, backscatter_ratio=0.02) -> 'dict' (die Implementierung direkt: import watermedia; watermedia.underwater_image(image, depth_map_m, distance_map_m, water_type='jerlov_I', wavelengths_um=None, illumination='daylight', backscatter=True, apply_ambient=False, beta_b_ratio=1.0, backscatter_ratio=0.02) -> 'dict'; aus dem Register: opsoptics.get("underwater_image"))
• GPU: nein (nur CPU-Referenzimplementierung)
Das durch Wasser aufgenommene Bild einer Szene (überarbeitetes Jaffe-McGlamery-Modell) -> dict.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
Following Akkaynak & Treibitz (2018) the recorded image is I = J exp(-beta_D r) + B_inf (1 - exp(-beta_B r)): the direct signal J of the object attenuated along the camera-object distance r with a wavelength-dependent coefficient, plus backscatter, the veiling light B_inf that builds up along the same path with its own coefficient. image is (H, W, K), non-negative: the appearance of the object at zero distance, per band (K = 3 is RGB with the effective wavelengths 0.61 / 0.54 / 0.465 um, other K need wavelengths_um). depth_map_m is the depth of the scene below the surface and distance_map_m the distance to the camera, each (H, W) or a scalar. beta_D is the diffuse attenuation Kd of water_attenuation (used as the attenuation along the line of sight, an approximation that Akkaynak & Treibitz show to depend on range) and beta_B = beta_b_ratio beta_D. The veiling light is the single-scattering value B_inf = E(z) b_b / (2 c) with b_b = backscatter_ratio b and E(z) = E_0 exp(-Kd z) the daylight left at the depth (an assumption, not a measurement). illumination is "daylight" (flat relative spectrum 1) or a (K,) relative spectrum at the surface. With apply_ambient the object is also dimmed by the ambient light at its depth, J = image E(z); without it image is taken as it already is at the object, so that distance 0 returns it exactly. backscatter=False leaves pure Beer-Lambert. The table has image (the recording), direct, backscatter, transmission (exp(-beta_D r)), beta_D, beta_B, veiling_light (H, W, K), ambient (E(z)/E_0), wavelengths_um and, for RGB, red_to_blue_kd_ratio. Non-finite or negative inputs are refused.
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.
• poc_water_transparent_media — py -3.11 examples/poc_water_transparent_media.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
watermedia)ocean_spectrum · ocean_height_field · fresnel_water_air · snell_window · refracted_view · water_attenuation · phase_function_hg · scattering_phase_petzold
*Provenance: watermedia.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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