watervision op• Datenarten: keine → table (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.wet_surface_appearance(albedo, roughness, water_film_um, view_deg, light_deg, n_water=None) -> 'dict' (die Implementierung direkt: import watervision; watervision.wet_surface_appearance(albedo, roughness, water_film_um, view_deg, light_deg, n_water=None) -> 'dict'; aus dem Register: opsoptics.get("wet_surface_appearance"))
Abdunkelung und Glanz einer Oberfläche unter einem dünnen Wasserfilm (Lekner & Dorf 1988; Twomey et al. 1986) -> dict.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
A dry diffuse surface of albedo a returns a of the light. Under a water film the light that the surface scatters upward reaches the water-air interface; the part beyond the critical angle (and the Fresnel share below it) is reflected back down, hits the surface again and is partly absorbed again. With r the hemispherical, cosine-weighted internal reflectance of the interface (computed by quadrature, about 0.47 for water) and R_s the Fresnel reflectance of the incoming light at light_deg, the geometric series of the trapped light gives, for a Lambertian surface, a_film = a (1 - R_s) (1 - r) / (1 - a r). This is below a for every a in (0, 1) and the darkening is stronger for darker surfaces (a = 0.5 loses about a third). water_film_um enters only through an assumed coverage c = 1 - exp(-film / 2 um) (a film thicker than a few micrometres wets all the roughness; interference in films thinner than a wavelength is not modelled), wet_albedo = (1 - c) a + c a_film, so a film of 0 returns a exactly. The film also glosses: its smooth surface mirrors the light with the Fresnel reflectance of water (n = 1.33; the dry dielectric uses 1.5) in a lobe half as wide as the dry one (Gaussian, sigma 0.03 (1 + 4 roughness) rad for the dry surface), radiance factor pi F G(eps) / cos(light) with eps the angle between the mirrored light and the viewing direction (|light_deg - view_deg| in the plane of incidence, the viewer opposite the light).
albedo in [0, 1] and roughness in [0, 1] broadcast with water_film_um (>= 0); view_deg and light_deg are scalars in [0, 90). The table has wet_albedo, dry_albedo, ratio (wet / dry, 1 where the albedo is 0), film_albedo (the fully wet value), coverage, internal_reflectance_mean (r), fresnel_light (R_s), specular_dry, specular_wet, specular_fraction_dry / specular_fraction_wet (the share of the specular radiance factor in the total), wet_albedo_rgb (shape + (3,), with the index of water at 0.61 / 0.54 / 0.465 um), n_water_rgb, n_water and darker (all wet albedos below the dry ones where the film is thick). Albedos or roughness outside [0, 1], a negative film and angles outside [0, 90) 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_inspection_images — py -3.11 examples/poc_water_inspection_images.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
watervision)caustic_irradiance · bottle_image · fill_level_from_image · wet_dry_inspection_pair · underwater_inspection_image · caustic_floor_segmentation
*Provenance: watervision.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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