linescan 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.tdi_snr(photons_per_stage=200.0, stages=(1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128), eta=0.6, sigma_d=20.0, K=0.1, architecture='charge', sigma_q2=0.08333333333333333) (die Implementierung direkt: import linescan; linescan.tdi_snr(photons_per_stage=200.0, stages=(1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128), eta=0.6, sigma_d=20.0, K=0.1, architecture='charge', sigma_q2=0.08333333333333333); aus dem Register: opsoptics.get("tdi_snr"))
SNR eines TDI-Sensors für jede Stufenzahl N (table) — das lineare Modell von EMVA 1288, mit der Stufenzahl skaliert.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
1 段あたりの平均光子数 μ_p(*photons_per_stage*)、量子効率 η、暗時雑音 σ_d [e⁻]、システムゲイン K [DN/e⁻]、量子化雑音の分散 σ_q² [DN²] は sensorchar.emva_snr_curve と同じ意味。
• architecture="charge"(CCD 型・電荷領域で足す): 電荷を段から段へ送って最後に 1 回だけ読む。EMVA 1288 6.4 節のとおり「露光が N 倍の 1 画素」: SNR = Nημ_p / √(σ_d² + σ_q²/K² + Nημ_p)。
• architecture="digital"(CMOS 型・各段で読んでから足す): 読み出しと量子化の雑音も N 回積もる: SNR = Nημ_p / √(N(σ_d² + σ_q²/K²) + Nημ_p) = √N · SNR(1 段)—— どの明るさでも厳密に √N。
ショット雑音律の領域(ημ_p ≫ σ_d²)では両方とも √N。差が出るのは暗いとき(電荷加算は最大 N 倍まで伸びる)。返り値 dict: stages(int 配列)/ snr / snr_one_stage / gain(snr / snr_one_stage)/ sqrt_n / signal_e(Nημ_p)/ noise_e(電子の単位の雑音)/ architecture。
Raises ValueError: μ_p が負 / 段数が 1 未満・上限超え・整数でない / η が (0, 1] の外 / σ_d・σ_q² が負 / K が正でない / architecture が違う。
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_tdi_linescan — py -3.11 examples/poc_tdi_linescan.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
linescan)tdi_sync_mtf · linescan_acquire · lens_field_profile · linescan_lens_columns · linescan_lens_example
*Provenance: linescan.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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