interface_budget — OPTICS `scene` op

• Datenarten: table → table

• Aufruf: import optscene; optscene.interface_budget(sensor: 'dict', interface: 'str' = 'CXP-12', links: 'int' = 4, efficiency: 'float' = 0.85, line_scan: 'bool' = False) -> 'dict' (oder opsoptics.get("interface_budget"))

Verwendung

Liefert aus der Übertragungsbandbreite die bandbreitenbegrenzte maximale Bild- / Zeilenrate.

> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.

高解像度・高速・ラインスキャンでは、律速がセンサではなく伝送帯域になることが

普通にある。撮る前にどちらが律速かを知るための op(光学の :func:optical_budget

と対になる)。

`efficiency` は符号化・パケットの実効効率(CoaXPress で概ね 0.8-0.9)。

`line_scan=True` なら 1 ライン(幅 x 1 画素)あたりで計算し、ラインレート [kHz]

を返す。

返り値 dict: `gbps(総帯域)/ bytes_per_frame / max_fps` /

`max_line_rate_khz(line_scan のとき)/ interface / links`。

実測の目安: CXP-12 x4 = 50 Gbps = 5 GB/s は、8 bit・16k ラインセンサを 300 kHz で

回せる帯域にちょうど一致する(Vieworks VT の TDI がこの前提)。一方エリアスキャンの

IMX541(20.3 MP・8 bit)は 1 枚 20.3 MB なので理論 246 fps 出るが、センサ自体が

18-42 fps なので帯域は余る。

Familienweiter Eingabevertrag (fail-closed)

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|.

Ausführlicher Anwendungsleitfaden

• Leitfaden zur Familie optics_imaging

Hintergrundwissen (Physik und Konventionen hinter diesem Operator)

• dataset_conventions — 学習データセット規約の知識 — COCO / YOLO / VOC と外観検査での落とし穴

• 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_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全

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

• 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

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• 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.

Ausführbare Beispiele (verifizierte Samples, die diesen Operator wirklich aufrufen)

• vision_layout_from_catalog — py -3.11 examples/vision_layout_from_catalog.py

Typkompatible Folge-Operatoren (nehmen `table` als Eingabe)

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

Gleiche Kategorie (`scene`)

scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_defect · surface_finish · random_defects

*Provenance: optscene.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*

interface_budget — OPTICS scene op