fp_stack_from_images — OPTICS `fpm` op

• 数据种类:volume × signal × signal → table

• 调用: import fullseye as fs; fs.ledger.fp_stack_from_images(images, na_x, na_y, wavelength_um, na_obj, pixel_um, values='intensity', exposure=None, led_xyz_mm=None)(要直接调用实现,import fourierptycho; fourierptycho.fp_stack_from_images(images, na_x, na_y, wavelength_um, na_obj, pixel_um, values='intensity', exposure=None, led_xyz_mm=None);从台账取用则 opsoptics.get("fp_stack_from_images"))

• GPU:无(仅 CPU 参考实现)

用法

把装置或公开数据的一组图像转换为本族的表(table,kind="fp_stack")。

images 为 (K, n, n) 的正方形图像(若 values="amplitude" 则为振幅,平方后转为强度)。na_x / na_y 是每个 LED 照明的方向余弦 sinθx、sinθy(本族的符号约定:与 fp_capture 相同,取 LED 位置的 x/r、y/r 为 +,当 u_ℓ = (na_x, na_y)/λ 时,光瞳以物体频谱的 −u_ℓ 为中心裁出(I = |F⁻¹{P(u)·O(u − u_ℓ)}|²)。在 LED 位于试样下方、光从 LED 射向试样的装置中,物理上的横向波数可能是 −x/r)。

★符号弄错无法从残差检测:两轴同时反转会以相同残差到达相位符号反转的图像(共轭),单轴反转在合成数据中残差也只增大到 1.8 倍并“收敛”。应在相位符号已知的试样上确认复原相位的符号来决定。exposure 是各图像的曝光比(图像除以该值)。传入 led_xyz_mm 可使用 LED 位置校正。按照明 NA 从小到大重新排序,原始编号保存在 source_order 中。相机像素(物方)超过 λ/(2 NA_obj) 时拒绝(FP 的采样条件)。

该族通用的输入契约(fail-closed)

optics 的每个算子都先校验输入再计算(不让任何东西无声通过):

• 单位写进参数名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不会崩溃,而是给出「看着合理却是错的答案」,所以用命名来防。这里绝不从数值大小去猜单位。

• 字符串一律 ValueError —— float('50') 会成功,于是未解析的配置值会被当成长度混进来(实测:thin_lens('50', '200') 曾返回看着合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隐式提升拒绝。

• complex / masked array 一律 ValueError(仅接受实数槽位;拒绝无声丢弃虚部或剥掉掩码)。所有输入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。

• 逐项点名拒绝除零及其近亲:焦距 0、曲率半径 0、折射率 <= 0、全不透明光阑(全为 0,归一化变成 0/0)、总和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 矢量、物体位于前焦点(像在无穷远)。

• 只有两个算子会返回非有限值,而且都写进了契约:depth_of_field 在超焦距以外返回 far_mm = inf(这正是超焦距的定义),gaussian_beam 在束腰处返回 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半径)。两者都同时返回一个有限的搭档(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的无声 NaN/Inf 都在内部检出并 ValueError ——「float64 溢出了」和「答案是无穷大」是两种不同的主张,不能拿后者的脸去交付前者。

• 尺寸上限:生成网格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,传入的场/PSF/光阑受 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「小参数引发巨大内部分配」的路径(实测:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。

• 物理上不可能的状态同样拒绝:偏振度 > 1 的 Stokes 矢量、负透过率、负强度、n-|m| 为奇数等非法 Zernike 指标。

详细使用指南

• optics_imaging 族使用指南

参考(示例数据、文献)

• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。

• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。

• 算法的正典(作者、年份)与用途见上面的族使用指南。

可运行的示例(实际调用该算子并已验证的样例)

• poc_fourier_ptychography — py -3.11 examples/poc_fourier_ptychography.py

类型可衔接的下一个算子(可接受 `table` 作为输入)

abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd

同类别(`fpm`)

fp_design · fp_usaf_target · fp_capture · fp_reconstruct · fp_element_contrast

*Provenance: fourierptycho.py — OPTICS 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*

fp_stack_from_images — OPTICS fpm op

用法