defect_dataset — OPTICS `imaging_sim` op

• 数据种类:无 → table(仅由参数决定的算子 —— 不接受图像或数据输入)

• 调用:import lensimage; lensimage.defect_dataset(n=8, system=None, size=(256, 256), kinds=('scratch', 'pits', 'crack', 'blob'), pixel_pitch_um=5.5, noise=True, seed=0, out_dir=None, zones=3, field_of_view=None, texture='orange_peel', max_defects=2)(或 opsoptics.get("defect_dataset"))

用法

透过所设计镜头的合成缺陷图像,附对齐的掩码(`table`)。

> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。

Each of the *n* records draws 1–*max_defects* defects of the listed *kinds*

(`defectgen` scratch / pits / crack / blob with parameters sampled from

*seed*) on a `surface_texture` background of *size*, renders the composite

with :func:render_through_lens (*system* defaults to the cemented doublet

of :func:raytrace.example_system; *noise* as there, default sensor

noise on), and pushes **each defect's mask through the same distortion

remap only** (nearest-neighbour, no blur) so the annotation sits where the

blurred defect actually landed. A record is

``{"image", "mask", "defects": [{"kind", "params", "bbox" [x, y, w, h],

"area"}], "lens": {"efl", "fno", "rms_spot_center", "rms_spot_corner",

"max_distortion_pct"}, "seed"}`` with arrays, or with file paths when

*out_dir* is given (`img_0000.png / mask_0000.png` written with

`imgio.save plus a COCO-like annotations.json`: images, annotations

with bbox/area/params, categories). Deterministic for *seed*; a defect

that lands entirely outside the sensor after distortion is dropped from

the annotations rather than reported with an empty box.

该族通用的输入契约(fail-closed)

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。

详细使用指南

• optics_imaging 族使用指南

背景知识指南(该算子背后的物理与约定)

• mv_cables — ケーブル（規格・速度・給電・ロボットケーブル）

• 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）

• mv_frame_grabbers — フレームグラバーボード（光学系ではないが、撮れるかを決める）

• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）

• mv_standards — カメラインターフェースの規格と団体

• 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

参考(示例数据・文献)

• 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。

可运行的示例(实际调用该算子并已验证的样例)

• lens_defect_dataset_demo — py -3.11 examples/lens_defect_dataset_demo.py

类型可衔接的下一个算子(可接受 `table` 作为输入)

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

同类别(`imaging_sim`)

psf_from_opd · distortion_map · render_through_lens · calibration_views

*Provenance: lensimage.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)。*

defect_dataset — OPTICS imaging_sim op

用法