fpm op• 資料種類:image2d × table → table
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.fp_element_contrast(image, elements, min_modulation=0.1, polarity='auto')(要直接呼叫實作,import fourierptycho; fourierptycho.fp_element_contrast(image, elements, min_modulation=0.1, polarity='auto');從台帳取用則 opsoptics.get("fp_element_contrast"))
• GPU:無(僅 CPU 參考實作)
量測 USAF 每個要素三條條紋的調制度,讀出影像解析到哪一個要素(table)。
elements 是 fp_usaf_target 的傳回值(或其 elements),或同樣形狀的框(vertical_bars_box / horizontal_bars_box = (列0, 列1, 行0, 行1))的串列。若為真實影像,則手動放置框。對每個方向,取沿線條長度中央 60 % 平均所得的剖面,在 3 根線條的中心與 2 個間隙的中心讀取。調制度 = min(間隙 − 兩側相鄰的線條)/(5 點的平均 × 2)(暗線條時間隙為亮側。polarity="auto" 依間隙平均與線條平均的大小決定)。若 2 個間隙並非都高出兩側相鄰的線條,則為負(模糊成一團的不算解析)。兩個方向都不小於 min_modulation 則為已解析。last_resolved 是從序列開頭起連續解析的最後一個元素。
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。但已宣告的缺測除外:bottle_fit_from_pattern 的 u_map 以 NaN 接收未能測得的像素(∞ 仍被拒絕)。
• 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。但已宣告的缺測除外:bottle_background_map 對光線不可用的像素(全反射等)在 u_mm 中回傳 NaN,並同時回傳 valid 遮罩和數量。
• 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。
• 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。
• poc_fourier_ptychography — py -3.11 examples/poc_fourier_ptychography.py
table 作為輸入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
fpm)fp_design · fp_usaf_target · fp_capture · fp_stack_from_images · fp_reconstruct
*Provenance: fourierptycho.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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