itof op• Datenarten: table → table
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.itof_phase_amplitude(samples, frequencies_hz=None, phase_offsets_rad=None, read_noise_e=None) (die Implementierung direkt: import itof; itof.itof_phase_amplitude(samples, frequencies_hz=None, phase_offsets_rad=None, read_noise_e=None); aus dem Register: opsoptics.get("itof_phase_amplitude"))
• GPU: nein (nur CPU-Referenzimplementierung)
K-stufiges Rohsignal → Phase, Amplitude, Offset, gefaltete Tiefe und eine Schätzung des Tiefenrauschens je Pixel (table).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
*samples* は itof_capture の dict、または (F, K, ...) の配列(周波数 F、段 K が先頭。1 周波なら samples[None])。段 k のバケットを m_k = B + A·cos(φ − θ_k) とみなし、[1, cos θ_k, sin θ_k] の最小二乗で B・A cos φ・A sin φ を解く(θ_k が等間隔 2πk/K なら DFT と同じ。4 段なら φ = atan2(m1 − m3, m0 − m2)、A = ½√((m0 − m2)² + (m1 − m3)²)、B = Σm_k / 4)。θ_k は *phase_offsets_rad*(既定は等間隔、dict ならその値)。
距離の雑音の見積もり: 各バケットの分散を B + read_noise²(ショット雑音は平均に等しい)とみなすと、最小二乗の共分散から位相の標準偏差 σ_φ が出る(4 段・等間隔なら σ_φ = √((B + σ_r²)/2) / A)。σ_d = c σ_φ / (4π f)。★小さい雑音の近似で、A ≈ √B 程度まで SNR が落ちると実際の散らばりはこれより大きい。
返す dict: kind("itof_phase")、phase (F, ...) [0, 2π)、amplitude、offset、phasor (A·e^{iφ}、複素)、frequencies_hz(分かれば)、wrapped_depth と ambiguity_range(周波数が分かれば)、phase_sigma、depth_sigma(周波数が分かれば)。
★振幅が無い画素・飽和の印(2026-11-09):
• A ≤ 1e-9 · max_k |m_k|(その画素のバケットの大きさに対して丸め屑)の画素は A = 0 と同じに扱い、phase 0・phase_sigma / depth_sigma は inf。全バケットが等しい(完全に飽和した) 画素は A が丸め屑 6e-13 で A > 0 を通り、位相 0.49 rad・距離 0.59 m というでたらめの値を有限の depth_sigma(1e14)つきで返していた。
• offset B ≤ 0 で読み出し雑音が 0 の画素(暗電流を引いたデータ)は分散を見積もれないので phase_sigma inf(以前は 0 =「雑音ゼロ」と主張していた)。
• saturated (F, ...) bool: その画素のどれかのバケットが配列全体の最大値と等しく、かつその最大値に 2 つ以上の標本が並ぶ(= 天井がある)。full well を知らないので天井から推す印で、valid は無い(値は変えない)。バケットの 40 % がクリップされた画素は距離が最大 12 cm ずれても depth_sigma は 3.3 cm のまま(式は飽和を知らない)—— この印を見て捨てる。★雑音のない整数の画像で、飽和していないのに最大値がたまたま 2 回出ると誤って印が付く(雑音ありの 240×320 で 10 枚中 1 枚・2 画素)。★見逃しは黙る(独立レビュー 2026-11-09): クリップの後に画素ごとの暗電流を引いたデータは天井が 1 つの値でなくなり、5 画素中 1 画素にしか印が付かない。天井より明るい画素が 1 つでもある(露光を合成した HDR など)と最大値が天井でなくなり、印は全部消える。どちらも飽和の判定は補正前の生データ(または full well を知る呼び手)でする。
Raises ValueError: 配列が 2 次元未満・非有限 / 段の数が 3〜32 でない / 段の位相が退化 / 周波数の数が F と合わない・範囲外 / dict が生信号でない。
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. Ausnahme, ausdrücklich erklärt: Das u_map von bottle_fit_from_pattern nimmt nicht gemessene Pixel als NaN entgegen (Unendlich wird weiterhin abgelehnt).
• 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. Ausnahme, ausdrücklich erklärt: bottle_background_map liefert für Pixel mit unbrauchbarem Strahl (Totalreflexion u. Ä.) NaN in u_mm, zusammen mit einer valid-Maske und den Anzahlen.
• 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|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• 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.
• poc_3d_sensor_modalities — py -3.11 examples/poc_3d_sensor_modalities.py
• poc_itof_multifreq — py -3.11 examples/poc_itof_multifreq.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
itof)itof_capture · itof_noise_budget · itof_unwrap_multifreq · itof_unwrap_error_rate · itof_multipath_separate · itof_flying_pixel_mask · itof_wiggling_correct
*Provenance: itof.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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