edge_spread — OPTICS imaging op

• 資料種類:image2d → table

• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.edge_spread(img, roi, *, oversample=4, orientation='auto')(要直接呼叫實作,import edgesfr; edgesfr.edge_spread(img, roi, *, oversample=4, orientation='auto');從台帳取用則 opsoptics.get("edge_spread"))

用法

> 該運算子的說明尚無譯文,以下照原文給出。

傾いたエッジ(ISO 12233)の ROI から、画素より細かい ESF を作る。

手順: ROI を「エッジが行を横切る」向きにそろえる(`orientation="auto"` は列方向と行方向の勾配の大きさで決める、

`"vertical" = エッジが縦に走る / "horizontal"` = 横に走る)→ 行ごとに 1 階差分の重心でエッジの位置を出す →

位置を行番号に直線で当てる(最小二乗)→ 各画素の中心のエッジからの垂直距離 d を出し、幅 1/oversample px の升に

振り分けて平均する。

返り値 ``{"x": 升の中心の距離 [px] (エッジに垂直), "esf": 升の平均, "count": 升の画素数, "angle_deg": エッジの傾き

(行に対する、符号つき), "oversample", "orientation": 使った向き, "edge_x0": ROI の 0 行目でのエッジの位置 [px]}``。

★傾きが小さすぎる(画素の位相が升を埋めない)と空の升が出る —— 黙って補間しないで `ValueError`。

ISO 12233 が 2〜10° 程度の傾きを求めるのはこのため。傾きが 45° を越えるなら `orientation` が逆。

Raises `ValueError`: 画像が 2-D の実数でない / NaN・inf / roi が画像の外・空・4 行 × 8 列未満 /

oversample が 1〜16 の整数でない / 行の中にエッジ(差分の変化)が無い / 傾きが 45° 以上 / 空の升が出た。

該族通用的輸入契約(fail-closed)

optics 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):

• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。

• **字串一律 ValueError** —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。

• **complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError**。

• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。

• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。**除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError** ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。

• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 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「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。

• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。

詳細使用指南

• optics_imaging 族使用指南

背景知識指南(該運算子背後的物理與規範)

• measurement_uncertainty — 計測の不確かさと校正の知識 — 「測れている」を主張するために

• mv_cameras — 産業用カメラメーカー(センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI)

• virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型

參考(範例資料・文獻)

• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。

• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。

• 演算法的正典(作者・年份)與用途見上面的族使用指南。

可執行的範例(實際呼叫該運算子並已驗證的樣例)

• poc_veiling_glare — py -3.11 examples/poc_veiling_glare.py

型別可銜接的下一個運算子(可接受 table 作為輸入)

abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd

同類別(imaging)

psf_to_mtf · mtf_diffraction · wavefront_stats · sfr_from_edge · mtf50 · veiling_glare_index


*Provenance: edgesfr.py — OPTICS 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*

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