linescan op• 資料種類:image2d → table
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.linescan_acquire(web=None, stages=8, photons_per_stage=200.0, eta=0.6, sigma_d=20.0, K=0.1, architecture='charge', full_well_e=None, dark_e=0.0, sync_error=0.0, yaw_deg=0.0, weave_px=0.0, weave_period_lines=200.0, encoder=False, encoder_error=None, lines=None, width=None, lens=None, noise=True, order=3, samples_per_px=4.0, oversample=1, seed=0)(要直接呼叫實作,import linescan; linescan.linescan_acquire(web=None, stages=8, photons_per_stage=200.0, eta=0.6, sigma_d=20.0, K=0.1, architecture='charge', full_well_e=None, dark_e=0.0, sync_error=0.0, yaw_deg=0.0, weave_px=0.0, weave_period_lines=200.0, encoder=False, encoder_error=None, lines=None, width=None, lens=None, noise=True, order=3, samples_per_px=4.0, oversample=1, seed=0);從台帳取用則 opsoptics.get("linescan_acquire"))
一邊輸送反射率圖 *web*,一邊用 TDI 線掃描相機拍攝(table)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
*web*: 2-D の反射率 [0, 1] (行 = 流れ方向 MD、列 = 幅方向 CD)。1 行 = 公称の 1 ライン、1 列 = 1 画素の格子。センサ(幅 *width* 画素、既定 = web の幅から余白を除いた分)は web の中央を見る。
運動の模型(出力ライン k・段 s・段の中の時刻 u ∈ [0, 1)、τ = k + s + u):
web の進み T(τ) = ∫(1 + ε)(sync_error がスカラなら一定、1-D ならライン周期ごと —— 長さは
lines + stages 以上)、電荷の位置 r = s + u(1 周期に 1 行)、蛇行 w(τ) = weave_px·sin(2πτ/周期)。
web の行 = T(τ) − r·cos θ − x·sin θ、web の列 = x·cos θ − r·sin θ − w(τ)(x はセンサ中央からの画素)。
θ = 0・一定 ε なら行は k(1 + ε) + (s + u)ε —— optscene.linescan_capture と同じ規約で、N 段で
N·|ε| 画素の掃引(tdi_sync_mtf の閉形式)。encoder=True は web の進みからライン周期を作る
(速度の誤差が消え、ε = *encoder_error*(既定 None = 0、エンコーダの分解能の誤差)だけが残る —— encoder=False で
渡すと効かないので ValueError)。ヨーと蛇行は残る。
*oversample*(奇数、既定 1): web が 1 画素あたり何 web 画素で描かれているか。1 より大きいと、画素の開口(oversample × oversample の箱)を掛けてから標本を取る —— 細かい正弦波の板で MTF を測るときは補間の誤差が結果に混ざらないよう 5 などにする(3 次スプラインでも 0.4 c/px では補間だけで 2 割落ちる)。
時間積分は τ の一様な標本で取り、標本数は 1 段の道のり(滑り + 蛇行)から samples_per_px 点/画素で決める(完全同期なら 1 点で厳密)。補間は order(1 = 双線形、3 = 3 次スプライン、前置フィルタは 1 回だけ)。
雑音(noise=True、EMVA 1288 の線形模型): 平均電子 μ_e = Σ 段 ημ_p·R(+ 暗電流 *dark_e*/段)を Poisson 1 回で引き(Poisson の和は Poisson —— 厳密)、charge は読み出し σ_d を 1 回、digital は分散 Nσ_d² と量子化 N/12 DN² を正規雑音で(各段の丸めの近似)。full_well_e(既定 None = 飽和なし)は電荷加算では合計に、デジタル加算では 1 段の平均に掛ける。返す画像は DN = K·e(ADC の上限では切らない)。
*lens*: linescan_lens_columns の結果(列ごとの相対照度とガウスのぼけ)。光学像は運動の前に決まるので、ぼけと照度は地図に掛けてから搬送する(同じ列は同じぼけ —— 像高はセンサの列で決まる)。
返り値 dict: image (lines, width) DN / mean_e(雑音なしの期待電子)/ line_rows(各ラインの段の中央が見る web の行 [web 画素]、センサ中央の列で)/ col0(センサの列 0 が見る web の列 [web 画素])/ slip_scan / slip_cross / smear_scan_px / smear_cross_px / samples / stages / architecture。
Raises ValueError: web が 2-D の有限な [0, 1] でない / 段数・ライン数が範囲外 / ε が範囲外か長さ不足 / encoder=False で encoder_error を渡した / oversample が偶数 / 掃引・蛇行・ヨーで標本が web の外に出る(黙って端を繰り返さない)/ lens の列数が width と違う。
optics 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):
• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。
• 字串一律 ValueError —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。
• complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。
• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。
• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 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「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。
• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。
• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。
• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。
• poc_tdi_linescan — py -3.11 examples/poc_tdi_linescan.py
table 作為輸入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
linescan)tdi_snr · tdi_sync_mtf · lens_field_profile · linescan_lens_columns · linescan_lens_example
*Provenance: linescan.py — OPTICS 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
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