hdr op• 資料種類:images → image2d
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.hdr_merge(images, exposures, response=None, weight='hat', saturation_margin=1, dark_level=None)(要直接呼叫實作,import hdrfusion; hdrfusion.hdr_merge(images, exposures, response=None, weight='hat', saturation_margin=1, dark_level=None);從台帳取用則 opsoptics.get("hdr_merge"))
• GPU:無(僅 CPU 參考實作)
將曝光序列合成為相對輻射亮度圖(image2d)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
各露出の段 Z を逆応答 X(Z) で露光量に戻し、X / t を重みつきで合成する:
• weight="hat" / "gaussian": Debevec の対数の重み平均 ln E = Σ w(Z)(ln X(Z) − ln t) / Σ w(Z)(X ≤ 0 の段は重み 0)。
• weight="hat_time": 三角の重みに露出時間 t を掛ける。散弾雑音が支配するとき Var(ln X_j) ≈ 1/(η L t_j) なので、t に比例する重みが対数の推定の逆分散の重み(短い露出の暗い段の雑音を持ち込まない。暗部の傷の CNR が 4 倍、PoC で実測)。
• weight="linear": 光子数の和 E = Σ X / Σ t(飽和と Z ≥ L−1−margin を除く全露出、暗部の負の値も含む)。線形のセンサでは散弾雑音の最尤で、暗部も偏らない。
どの露出でも有効でない画素(全部で飽和 / 全部で真っ暗)は、最短(飽和)/ 最長(真っ暗)の露出 1 枚の値で埋める(下限 / 上限の推定 —— NaN を返さない約束。hdr_dynamic_range はここで測れる上限を数える)。response=None は「段 = 露光量」の線形(オフセット 0)。そのときの段数 L は float と uint8 で 256、それ以外の整数 dtype(uint16 に入った 12 bit のセンサ値など、満の値が dtype から決まらないもの)は系列の最大値 + 1 ―― つまり系列で最も明るい段を飽和とみなす。満の値が分かっているなら camera_response_* の応答表(levels)を渡すこと。三角の重みは [dark_level, L−1] に張る(既定 = 逆応答が初めて正になる段。暗いときのオフセットを持つセンサで、オフセットのすぐ上の雑音だらけの段に重みを与えないため)。
Returns radiance in inverse-units per exposure-time unit (relative: Debevec/Robertson fix only the scale g(mid) = 0). ★Assumes a static scene and registered frames.
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_hdr_glossy_metal_inspection — py -3.11 examples/poc_hdr_glossy_metal_inspection.py
image2d 作為輸入)fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · encircled_energy · ensquared_energy · energy_radii · mtf_tangential_sagittal
hdr)camera_response_debevec · camera_response_robertson · camera_response_linear · exposure_fusion_mertens · hdr_exposure_series_simulate · hdr_radiance_error · hdr_dynamic_range
*Provenance: hdrfusion.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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