pixelshift op• Datenarten: keine → table (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.pixel_shift_resolution_budget(pitch_um, f_number, wavelength_um=0.55, fill_factor=1.0, step_px=0.5) (die Implementierung direkt: import pixelshift; pixelshift.pixel_shift_resolution_budget(pitch_um, f_number, wavelength_um=0.55, fill_factor=1.0, step_px=0.5); aus dem Register: opsoptics.get("pixel_shift_resolution_budget"))
Geschlossenes Budget, ob Pixel-Shift die Auflösung erhöht (objektiv- oder pixelbegrenzt).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
周波数 f は cyc/px(センサ画素あたり)。
• 画素の開口の MTF: |sinc(f · fill)|(箱の幅 fill 画素)。fill = 1 なら f = 1 で 0。
• 回折の MTF(円形の瞳、収差なし): (2/π)(acos x − x√(1 − x²))、x = f · Q、Q = λN/p(Fiete 1999)。レンズの遮断は f = 1/Q。
• ナイキスト: 1 枚 = 0.5、標本の間隔 *step_px* のシフト = 0.5 / step_px。1 枚で f > 0.5 の成分は f_alias = |f − round(f)| に折り返る(モアレ)。
• 律速の境目は Q = 2: レンズの遮断 1/Q が 1 枚のナイキスト 0.5 より上(Q < 2)なら、1 枚では折り返しが出てシフトで帯域が伸びる(画素律速)。Q ≥ 2 なら 0.5 より上に信号が無く、シフトしても増えない(レンズ律速)。★ただし Q = 2 は「折り返しが出るか」の境目で、gain(系の MTF ≥ 0.1 の帯域の比)はもっと手前で 1.0 に
なる: sinc(0.5)·MTF_diff(0.5 Q) = 0.1 の Q ≈ 1.47(fill = 1)。その間(例 Q = 1.75)は regime が
"pixel_limited" でも gain は 1.0 —— 折り返しは消えるが、見える細かさは増えない。
返り値の辞書: Q、lens_cutoff_cyc_px、nyquist_single、nyquist_shifted、aperture_zero_cyc_px、mtf_at_nyquist_single(開口・レンズ・系の 3 つ)、mtf_at_nyquist_shifted(同)、mtf50_cyc_px / mtf10_cyc_px(系の MTF が 0.5 / 0.1 を切る周波数、数値の二分法)、usable_band_single / usable_band_shifted(折り返しを起こさず、系の MTF が 0.1 以上の上限)、gain(後者 / 前者)、regime("pixel_limited" / "lens_limited")、lp_per_mm_per_cyc_px(1 cyc/px = 1000/p lp/mm)。
Raises ValueError: pitch_um・f_number・wavelength_um が正の有限でない / fill_factor が (0, 1] でない / step_px が {1/4, 1/3, 1/2, 1} でない。
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• poc_pixel_shift — py -3.11 examples/poc_pixel_shift.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
pixelshift)pixel_shift_pattern · pixel_shift_capture · pixel_shift_merge · pixel_shift_motion_mask · false_color_metric
*Provenance: pixelshift.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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