imaging op• データ種: image2d → pairs
• 呼び出し: import optics; optics.psf_to_mtf(psf, pixel_pitch_um=1.0) (または opsoptics.get("psf_to_mtf"))
実測した点像分布関数から、動径平均した MTF を出す。
> 以下の詳細説明は原文のままです —— 要約と見出しは訳出済み。
`OTF = FFT{PSF}, MTF = |OTF| / |OTF(0)|`, then averaged over annuli of
constant spatial frequency out to the Nyquist limit `1/(2*pitch)`. This
is the measurement side of resolution: image a point source (or a slit, or
differentiate a knife edge), hand the spot here, and compare the curve with
the diffraction limit from :func:mtf_diffraction.
Returns an `(n, 2) float64 pairs` array: column 0 the spatial
frequency in cycles per millimetre, column 1 the MTF in [0, 1]. One row
per non-empty radial bin (a very anisotropic array can leave a bin empty;
those rows are dropped rather than filled with a NaN).
Ground truth it reproduces (measured): a delta PSF gives MTF == 1 at every
frequency exactly (max deviation 0.0); a Gaussian PSF of sigma pixels
gives the closed form `exp(-2*pi^2*sigma^2*f^2)` — the maximum absolute
deviation over the whole curve is 4.1e-4 at sigma = 2 px on 128x128,
8.3e-4 at sigma = 1.5 px on 64x64 and 2.4e-4 at sigma = 3 px on 256x256
(the residual is the radial average over a square grid, not an error in the
transform). Doubling *pixel_pitch_um* halves every reported frequency and
leaves the MTF column bit-identical.
The PSF is not re-normalised or re-centred: a PSF whose energy is not
centred carries a linear phase, which the modulus discards, so the MTF is
unaffected — but the *phase* transfer function, which is where a
decentred/asymmetric PSF shows up, is deliberately not summarised here.
Raises `ValueError`: *psf* is not 2-D / smaller than 2x2 / over the
size cap / complex / masked / non-finite; a PSF that sums to zero or less
(the DC normalisation would be 0/0 — an all-zero "PSF" is not a PSF);
non-positive or non-finite *pixel_pitch_um*.
optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):
• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
• **文字列は ValueError** — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
• **complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError**。
• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。**それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError** —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。
• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-|m| が奇数などの不正な Zernike 添字。
• 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
• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。
• optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
pairs を入力に取れる)—
imaging)mtf_diffraction · wavefront_stats
*Provenance: optics.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。*
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