light_spec — OPTICS `scene` op

• 数据种类:无 → table(仅由参数决定的算子 —— 不接受图像或数据输入)

• 调用: import fullseye as fs; fs.ledger.light_spec(kind: 'str' = None, source: 'str' = None, wavelength_nm: 'float' = None, bandwidth_nm: 'float' = None, radius_mm: 'float' = None, height_mm: 'float' = None, size_mm: 'float' = None, n: 'int' = 196, intensity: 'float' = 1.0, cos_exponent: 'float' = 1.0, polarization: 'str' = None, model: 'str' = None, maker: 'str' = None, color_temperature_k: 'float' = None, band_nm=None, splitter_reflectance: 'float' = 0.5, splitter_transmittance: 'float' = 0.5) -> 'dict'(要直接调用实现,import optscene; optscene.light_spec(kind: 'str' = None, source: 'str' = None, wavelength_nm: 'float' = None, bandwidth_nm: 'float' = None, radius_mm: 'float' = None, height_mm: 'float' = None, size_mm: 'float' = None, n: 'int' = 196, intensity: 'float' = 1.0, cos_exponent: 'float' = 1.0, polarization: 'str' = None, model: 'str' = None, maker: 'str' = None, color_temperature_k: 'float' = None, band_nm=None, splitter_reflectance: 'float' = 0.5, splitter_transmittance: 'float' = 0.5) -> 'dict';从台账取用则 opsoptics.get("light_spec"))

用法

照明诸元。几何交给 illumdesign.light_source,光的性质在这里补上。

kind 为 coaxial / ring / dome / bar / backlight(器具的形状)。source 为 led / halogen / laser，wavelength_nm 与 bandwidth_nm 的含义随之改变 ―― LED 为窄带(~30 nm)，卤素灯为宽带(~300 nm)，激光为单一波长(0 nm)且相干。粗糙度的镜面比例 exp(-(4πσcosθ/λ)²) 依赖于波长，所以同一表面也会因光源而看起来不同。

size_mm 是器具实物的跨度。能否作为镜像映出 = 明场/暗场的本质，所以停留在点近似的话暗场原理上就不成立。省略则使用 radius_mm 的一半。

默认值(省略参数时)：kind coaxial / source led / 550 nm / 带宽 30 nm / 半径 40 mm / 高度 110 mm。传入 model 则台账的值成为默认值，显式给出的 wavelength_nm / bandwidth_nm / radius_mm / height_mm / size_mm 优先(可以组成同一器具的不同波长版本)。与型号矛盾的 kind / source 会引发 ValueError。

分光：LED 为 Ohno 2005 的光谱(spectralrad.led_spectrum，半高全宽 = bandwidth_nm)，卤素灯为用 band_nm(卤素灯默认为 Si 能感应的 380–1100 nm，LED 为峰 ± 1.5 半高全宽)截取的黑体 (spectralrad.blackbody_spectrum，color_temperature_k 默认 3000 K，峰值按维恩位移定律约为 966 nm)，激光为 1 条谱线。light_wavelengths 把它落到若干个波长与权重上。

同轴照明(kind coaxial)经过半反射镜：光源的光以反射 splitter_reflectance 倍到达零件，相机隔着半反射镜观察，所以像为透过 splitter_transmittance 倍(往返为 R·T，50/50 时为 1/4)。返回值的 intensity 是到达零件的一侧(已乘 R)，emitted_intensity 是光源的值。T 由 render_optscene / layout_capture 乘到像上。2026-10-15 之前没有往返损失，只有同轴比环形照明亮约 4 倍。若不满足 R + T ≤ 1(能量守恒)则引发 ValueError。

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

背景知识指南(该算子背后的物理与约定)

• dataset_conventions — 训练数据集规范知识 —— COCO / YOLO / VOC 及外观检测中的陷阱

• mv_cameras — 工业相机厂商(与传感器的对应、线扫描 / TDI)

• mv_illumination_practice — 照明实务知识 —— 波长、偏振、点亮方式、外部光、安全

• mv_image_sensors — 工业图像传感器(以现行产品为主)

• virtual_machine_vision — 虚拟机器视觉 —— 梳理参数与对象模型

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_nir_silicon_transmission — py -3.11 examples/poc_nir_silicon_transmission.py

• poc_optics_drawings — py -3.11 examples/poc_optics_drawings.py

• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py

• vision_layout_from_catalog — py -3.11 examples/vision_layout_from_catalog.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(`scene`)

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

*Provenance: optscene.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)。*

light_spec — OPTICS scene op

用法