fit_zernike — 3D curvilinear op

• データ種: image2d → table

• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.fit_zernike(disk_image, n_max=6, device='cpu', nr=48, nt=72, center=None, radius=None) (実装を直接呼ぶなら import match3d; match3d.fit_zernike(disk_image, n_max=6, device='cpu', nr=48, nt=72, center=None, radius=None)、台帳から引くなら ops3d.get("fit_zernike"))

• GPU: この op は GPU 経路あり(device="cuda")

使い方

円板画像 → Zernike 係数(光学/波面計測の極座標曲面近似)。返り値 {(n,m): coef}。

直交多項式で円板上の曲面(波面収差、レンズ形状)を少数係数に。tilt/defocus/astigmatism/ coma/spherical 等が特定の (n,m) に対応し、回転で m が混ざる(帯域=回転不変)。

瞳(単位円板 ρ=1)は既定で画像中心 ((H-1)/2, (W-1)/2)、半径 min(H, W)/2 - 1 画素に置かれる。画像の瞳がこれと違うなら center=(row, col) と radius(画素)で渡す —— 渡さないと半径の食い違いがそのまま低次モードへの漏れになる(129×129 で瞳半径 (H-1)/2 の純 defocus を既定で読むと (2,0)=0.984 / (0,0)=−0.015、radius=(H-1)/2 を渡せば 0.999999)。瞳の円が画像からはみ出す center / radius は ValueError。

honest 開示(2026-10-07 訂正): 以前ここには「離散サンプリング(nr=48, nt=72)由来の最大 ~10% のクロストーク、nr/nt を上げれば減る」と書いていたが、原因は解像度ではなかった。瞳の半径・中心が合っていて瞳の外にも値が続く画像なら既定の nr/nt で係数はほぼ 1(129×129 で 0.999999)に戻る。漏れの実際の原因は

(1) 上記の瞳半径・中心の食い違い(nr/nt を上げても 1 桁も減らない)と、(2) 瞳の外が 0 の画像で

いちばん外のリング(ρ=1)が縁に乗り、双一次補間が外側の 0 を吸い込むこと(examples/poc_zernike_aberrations.py の実測)。

Raises ValueError: 入力が 2-D でない・2x2 未満・NaN/Inf/float32 桁あふれ・瞳が画像からはみ出す。

参考(サンプルデータ・文献)

• 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。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• curvilinear_proj — py -3.11 examples_3d/curvilinear_proj.py

型が繋がる次の op(table を入力に取れる)

fuse_to_voxel · mesh_select_lod

同カテゴリ(curvilinear)

polar_unwrap · cylinder_unwrap


*Provenance: match3d.py — 3D 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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