polarization op• Datenarten: keine → matrix (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.mueller_partial_polarizer(angle_deg=0.0, extinction_ratio=1000.0, transmission=1.0) (die Implementierung direkt: import optics; optics.mueller_partial_polarizer(angle_deg=0.0, extinction_ratio=1000.0, transmission=1.0); aus dem Register: opsoptics.get("mueller_partial_polarizer"))
• GPU: nein (nur CPU-Referenzimplementierung)
Müller-Matrix eines linearen Polarisators mit endlichem Extinktionsverhältnis (ein linearer Diattenuator). → (4, 4), bei einem Winkelfeld (*shape, 4, 4).
Ein realer Polarisator lässt für Licht, das entlang seiner Achse polarisiert ist, den Intensitätstransmissionsgrad T1 = transmission durch und für senkrecht dazu polarisiertes Licht T2 = T1 / extinction_ratio. Mit P = T1 + T2, D = T1 - T2, Q = 2 sqrt(T1 T2) sowie c = cos 2a, s = sin 2a (Achse bei *angle_deg*) lautet die Matrix
0.5 * [[P, D c, D s, 0],
[D c, P c^2 + Q s^2, (P - Q) c s, 0],
[D s, (P - Q) c s, P s^2 + Q c^2, 0],
[0, 0, 0, Q]]
— die Lehrbuch-Blockdiagonalform des Diattenuators, auf *angle_deg* gedreht. Sie ist zugleich exakt die Müller-Matrix der Jones-Matrix R(a) diag(sqrt T1, sqrt T2) R(-a) (ein reiner Diattenuator hat weder Verzögerung noch Depolarisation), und die Tests prüfen diese Gleichheit über die allgemeine Jones → Müller-Umrechnung, einen getrennten Codepfad.
Referenzwerte (geschlossene Form, in den Tests geprüft): unpolarisiertes Licht tritt mit der Intensität (T1 + T2)/2 und dem Polarisationsgrad (ER - 1)/(ER + 1) aus; durch zwei solche Polarisatoren, parallel bzw. gekreuzt, gelangt (T1^2 + T2^2)/2 bzw. T1 T2 — das am Paar gemessene Extinktionsverhältnis ist (ER^2 + 1)/(2 ER), nicht ER; für vollständig polarisiertes Licht unter dem Winkel theta zur Achse wird das Malus-Gesetz zu T2 + (T1 - T2) cos^2(theta); ER -> unendlich strebt gegen T1 * mueller_element ("polarizer"); ER = 1 ist ein Neutraldichtefilter T1 * I.
*angle_deg* darf ein Array sein (eine Matrix pro Eintrag, wie bei mueller_element); *extinction_ratio* und *transmission* sind Skalare. Die Winkel folgen der Modulkonvention (von +x nach +y = die Zeilen hinab, im angezeigten Bild im Uhrzeigersinn).
Raises ValueError: nicht endliche / nicht reelle / bool- / String-Argumente; *extinction_ratio* < 1 (ein „Extinktionsverhältnis“ unter 1 bedeutet, dass die Achse die andere ist — um 90 Grad drehen statt den Kehrwert zu übergeben) oder unendlich (für den idealen Polarisator mueller_element verwenden); *transmission* außerhalb von (0, 1] (ein passives Element kann nicht verstärken, und ein Element ohne Transmission hat keine Achse); ein Winkelfeld mit mehr als MAX_FIELD_ELEMENTS / 16 Einträgen.
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.
• polarization_camera_pipeline — py -3.11 examples/polarization_camera_pipeline.py
matrix als Eingabe)abcd_trace · emva_filter_distortion · mueller_apply · mueller_checks · equirect_rotate · pixel_shift_capture · pixel_shift_merge · pixel_shift_motion_mask
polarization)jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_element · mueller_apply · stokes_analyze · polarization_demosaic · polarization_demosaic_color
*Provenance: optics.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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