reflect_rays — OPTICS scene op

• 데이터 종류: points × points → points

• 호출: import fullseye as fs; fs.ledger.reflect_rays(directions, normals)(구현을 직접 호출하려면 import optscene; optscene.reflect_rays(directions, normals), 원장에서 가져오려면 opsoptics.get("reflect_rays"))

사용법

정반사 d − 2(d·n)n. glassmirror.refract_rays 의 짝(반사 쪽이 없었습니다).

입사·법선 모두 (..., 3). 법선의 방향(앞뒤)에는 의존하지 않는다. 반환값은 단위 벡터.

절차: directions와 normals를 각각 단위화한 뒤 r = d - 2 (d·n) n을 취하고, 한 번 더 단위화한다. n을 -n으로 해도 (d·n) n은 바뀌지 않으므로, 법선의 부호를 신경 쓰지 않고 trace_rays(...)["normal"] 을 그대로 넘길 수 있다.

• directions, normals: 마지막 축이 3, 유한. 형태가 다르면 numpy의 규칙으로브로드캐스트(1개의 법선을 모든 광선에, 등).

• 실패(ValueError): 마지막 축이 3이 아님 / 유한하지 않음 / 길이 0의 벡터를 포함(교차하지 않은 광선의 법선 0을 섞으면 실패한다 ―― index >= 0으로 걸러낸 뒤에).

• 반환값: 브로드캐스트 후 형태의 float64 단위 벡터.

trace_rays → reflect_rays → trace_rays로 경면의 2차 반사를 추적할 수 있다. 굴절 측은 refract_rays.

패밀리 공통 입력 계약(fail-closed)

optics 의 모든 연산자는 입력을 검증한 뒤에 계산합니다(조용히 통과시키지 않습니다):

• 단위는 인자 이름에 넣습니다 — _mm / _um / _deg / _mrad. mm 와 µm 를 혼동하면 crash 가 아니라 「그럴듯하게 틀린 답」이 나오므로 이름으로 막습니다. 크기로 단위를 추측하는 처리는 일절 하지 않습니다.

• 문자열은 ValueError —— float('50') 은 성공하므로 파싱되지 않은 설정값이 길이로 통과해 버립니다(실측: thin_lens('50', '200') 이 그럴듯한 66.667 mm 를 돌려주고 있었습니다). bool 도 True == 1 의 암묵 승격으로 보고 거부합니다.

• complex / masked array 는 ValueError(실수 슬롯만. 허수부의 무언 절삭·마스크 벗기기를 거부).NaN/Inf 는 모든 입력에서 ValueError.

• 0 나눗셈과 그 친척들을 이름을 들어 거부: 초점거리 0, 곡률반경 0, 굴절률 <= 0, 불투명한 조리개(전부 0 이라 정규화가 0/0), 총합 <= 0 인 PSF, S0 = 0 인 스토크스 벡터, 물체가 앞쪽 초점에 있는 경우(상이 무한대).

• 비유한 값을 돌려주는 것은 2 개 연산자뿐이며, 둘 다 계약으로 명시: depth_of_field 의 과초점거리 너머 far_mm = inf(그것이 과초점거리의 정의)와 gaussian_beam 의 허리에서의 wavefront_radius_mm = inf(평면 파면의 곡률반경). 둘 다 유한한 짝(far_is_infinite / curvature_per_mm)을 함께 돌려줍니다. 그 밖의 무언 NaN/Inf 는 내부에서 검출해 ValueError —— 「float64 가 넘쳤다」와 「답이 무한대다」는 다른 주장이므로, 후자의 얼굴로 전자를 돌려주지 않습니다.

• 크기 상한: 생성 격자는 optics.MAX_GRID(4096), 넘겨받은 필드/PSF/조리개는 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24), ABCD 소자열은 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024), Zernike 는 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25). 작은 인자에서 거대한 내부 할당이 일어나는 경로(실측: n_max=40 × 4096² 로 108 GB)를 fail-closed 로 막습니다.

• 물리적으로 불가능한 상태도 거부: 편광도 > 1 인 스토크스 벡터, 음의 투과율, 음의 강도, n-|m| 이 홀수인 잘못된 Zernike 첨자 등.

자세한 사용 가이드

• optics_imaging 패밀리 가이드

배경 지식 가이드(이 연산자 앞에 있는 물리·규약)

• dataset_conventions — 학습 데이터셋 규약 지식 — COCO / YOLO / VOC와 외관 검사의 함정

• mv_cameras — 산업용 카메라 제조사(센서와의 대응·라인 스캔 / TDI)

• mv_illumination_practice — 조명 실무 지식 — 파장·편광·점등 방식·외광·안전

• mv_image_sensors — 산업용 이미지 센서(현행 제품 중심)

• virtual_machine_vision — 가상 머신 비전 — 파라미터 도출과 객체 모형

참고(샘플 데이터·문헌)

• 샘플 데이터 카탈로그(DL URL / 라이선스) —— 2-D 는 skimage.data(BSD/public)+ 합성, 3-D 는 실데이터 소스(Stanford/PDS 등)의 DL URL.

• 연산자의 내력·참고문헌 —— 이 연산자 족의 바탕이 된 연구/기법의 출처.

• 알고리즘의 정전(저자·연도)과 용도는 위의 패밀리 사용 가이드에 적혀 있습니다.

실행 가능한 예제(이 연산자를 실제로 호출하는 검증된 샘플)

• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py

타입이 이어지는 다음 연산자(points 를 입력으로 받는 것)

refract_rays · trace_rays · illumination_visibility · env_studio · env_lightbox

같은 카테고리(scene)

scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_defect · surface_finish · random_defects


*Provenance: optscene.py — OPTICS 연산자 레지스트리. 이 op 노트는 tools/opdocs.py md 가 자동 생성합니다(직접 편집하지 마세요).*

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